O que é resfriamento por convecção?

O resfriamento por convecção é qualquer transferência de calor que ocorra a partir de um movimento de fluido. Tanto líquidos quanto gases podem exibir resfriamento por convecção e o efeito pode ser natural ou forçado. O resfriamento natural ocorre pela transferência de calor devido a alterações na densidade do fluido, como aumento do ar quente e afundamento do ar mais frio. A convecção forçada ocorre quando qualquer força externa é adicionada para mover o fluido, como um ventilador que move o ar ou uma colher que mexe um líquido.

A transferência de calor ocorre principalmente por condução e convecção. Condução é uma transferência de calor através de qualquer material, sem movimento do material. Um exemplo de condução é uma panela de metal aquecida por uma chama em um fogão a gás. A chama do gás aquece a parte inferior da panela e a condução transfere o calor para o restante da panela. Quando o calor é desligado, a convecção resfria a panela à medida que o calor é transferido e sobe acima do ar ao redor da panela.

O resfriamento por convecção natural ocorre na atmosfera e nos oceanos da Terra. O ar é aquecido pelo aquecimento da terra e sobe. À medida que o ar aumenta, ele esfria e retorna à superfície, criando circulação global do ar e padrões climáticos. As correntes oceânicas transportam água morna para oceanos mais frios e afundam e se movem para as regiões mais quentes. A luz solar adiciona energia aquecendo o ar ou a água, e a rotação da Terra fornece alguma energia, mas o movimento é considerado natural e não forçado.

O resfriamento por convecção também ocorre dentro da Terra. O núcleo derretido, aquecido pela decomposição de elementos radioativos, sobe em direção à crosta externa do nosso planeta. A convecção resfria o material do núcleo fundido e volta lentamente para o centro. Esse movimento faz com que nossos continentes se movam lentamente sobre o núcleo derretido, um fenômeno chamado movimento das placas tectônicas.

O resfriamento forçado é comum em residências e empresas. Os sistemas de ar condicionado e aquecimento usavam a convecção forçada do ar para mover o calor para dentro ou para fora de um edifício. Os ventiladores dentro de equipamentos eletrônicos usavam o resfriamento forçado por convecção para mover o ar sobre os componentes eletrônicos. Os sistemas de refrigeração usam ventiladores para remover o calor das bobinas do condensador, mas também para resfriar o compressor e mover o ar para dentro do compartimento refrigerado.

Os ventiladores de refrigeração têm demonstrado efeitos de convecção há séculos. Com a invenção da eletricidade, motores elétricos poderiam ser usados ​​para acionar ventiladores de mesa e de teto. Ventiladores de teto sofisticados, contendo termostatos para controlar automaticamente suas funções, estão disponíveis desde o final do século XX. Todos confiam no mesmo princípio de resfriar o corpo humano, movendo o ar através da pele.

A convecção pode ser combinada com a evaporação para melhorar o desempenho do resfriamento. Os sistemas de resfriamento evaporativo, que usam ar forçado passado através de uma almofada de evaporação úmida para resfriar espaços interiores, são populares em áreas com umidade muito baixa. Esses sistemas resfriam o espaço interior removendo o calor do ar que entra pela evaporação. O fluxo de ar resultante é mais frio, mas contém mais umidade. Os sistemas evaporativos não funcionam bem em áreas com maior umidade relativa, porque o resfriamento não ocorre e o interior pode ficar bastante úmido.