Hva er naturlig konveksjon?

Naturlig konveksjon er en type varmeoverføring der ikke-menneskelige krefter påvirker kjøling og oppvarming av væsker, for eksempel gasser og væsker. Varmeoverføring skaper en syklus som kalles en konveksjonsstrøm der en varm væske erstattes av en kjøligere. All væske og materie er laget av bittesmå byggesteiner som kalles atomer, og som grupperes i molekyler. Bevegelsen av disse molekylene er det som får væsker til å stige eller falle.

Naturlig konveksjon hjelper til med å forklare mange av jordas naturlige systemer, som havstrømmer og atmosfæriske lag. Det er i motsetning til tvungen konveksjon, som fungerer etter samme prinsipp, men har en varmekilde skapt av menneskeskapte apparater, for eksempel luft- eller vannvifter som akselererer varmeoverføringssyklusen. Både tvungen og naturlig konveksjon kan brukes til spesifikke formål, for eksempel å varme opp hjem eller en kommunal vannforsyning.

Når den utøves av en varmekilde, for eksempel sol eller underjordisk varme, stiger ofte væsker opp. Når solen for eksempel varmer opp jordoverflaten, er luften ved bakken nesten alltid varmere enn luften høyere opp på himmelen. Varme utvider mellomrommene mellom molekyler, gjør luften lettere og løfter den over overflaten. Når luften stiger lenger bort fra den varme bakken, kjøles molekylene ned og komprimerer. Denne kjøligere og tyngre luften trekkes deretter ned av tyngdekraften, hvor den varmes opp igjen og starter syklusen på nytt.

Havstrømmer skapes også på grunn av naturlig konveksjon, kombinert med endringer i vind og tetthet av saltvann. Kald vind som passerer over vannoverflaten får molekylene til å komprimere og synke ned mot havbunnen. Når vannet beveger seg nærmere ekvator, varmer det opp og stiger igjen. Dette skaper massive havstrømmer som strømmer langs kontinentale kyster og påvirker været i de omkringliggende landområdene.

Vanligvis er en viktig komponent i naturlig konveksjon Newtons kjølevett. Denne vitenskapelige loven sier at hastigheten som et stoff mister varme er direkte relatert til temperaturen til gjenstanden som virker på det. Med andre ord, jo kaldere objektet er, jo mer varme vil væsken miste. Et eksempel på denne loven i aksjon er effekten av å legge isbiter til en drink - en kube vil bare ta bort en liten porsjon varme, men en håndfull vil avkjøle drikken mye raskere.