Wat is thermische convectie?
Thermische convectie is een proces waarbij warmte wordt overgedragen via een te verwarmen object. Dit wordt meestal gezien in vloeistoffen en gassen en kan eenvoudig worden aangetoond met lucht als voorbeeld. Thermische convectie vertegenwoordigt een van de belangrijkste manieren waarop warmte beweegt, waarbij geleiding en straling ook veel voorkomende manieren zijn om warmte te transporteren.
Wetenschappelijk gezien is koude niet meetbaar; er is gewoon meer warmte of minder warmte. Daarom gaat thermische convectie niet alleen over bewegende hete objecten. Het gaat over de manier waarop de temperatuur als geheel zichzelf tracht te matigen, hetzij aan de omgeving, hetzij aan de objecten die ervoor zorgen dat het wordt verwarmd. Door het ontwerp veroorzaakt de beweging van warmere en koelere gassen en vloeistoffen een algehele matiging, hoewel een perfect evenwicht misschien nooit wordt bereikt.
Het principe van thermische convectie kan gemakkelijk worden gezien door de deur naar een verwarmde oven te openen. Wanneer de deur wordt geopend, schiet een stroom hete lucht onmiddellijk omhoog uit de oven. Als men een kleine vlag aan de voet van de oven zou plaatsen, zou de vlag in de richting van de oven zwaaien terwijl koele lucht invult wanneer de hete lucht stijgt. Wanneer die koelere lucht wordt verwarmd, zal deze ook stijgen.
De stijgende lucht verplaatst de koelere lucht erboven, vaak naar de zijkant dwingend, en uiteindelijk naar beneden. Die lucht zal op dat lagere niveau blijven totdat het opnieuw wordt verwarmd en begint weer op te stijgen. Dit warmtestroomproces herhaalt zich totdat de warmtebron is geneutraliseerd en de temperatuur in het hele gebied consistent is. Als dat niet gebeurt, gaat het proces voor onbepaalde tijd door.
Het proces wordt ook in water gezien en is niet altijd nuttig. Als het oppervlak van een meer bijvoorbeeld snel afkoelt, duwt het onderliggende water, dat warmer is, omhoog. Met deze opwelling kan dode materie komen, zoals algen, die langzaam aan het vervallen waren op de bodem van het meer. De rottende materie wordt blootgesteld aan lucht en zonlicht en verhoogt de ontbindingssnelheid en kan zuurstof uit het meer verhongeren. In dit voorbeeld is thermische convectie dus op een indirecte manier verantwoordelijk voor grote schade aan een levend ecosysteem.
Ondanks het voorgaande voorbeeld wordt thermische convectie meestal als een nuttig fenomeen beschouwd. De meeste ovens en ovens werken volgens principes die samenhangen met thermische convectie, waardoor het leven van de meeste mensen comfortabeler wordt. Ook is temperatuurmoderatie in een ecosysteem vaak erg nuttig voor de vormen van leven die in het systeem leven. Thermische convectie is ook een van de belangrijkste drijvende krachten in het weer.