O que é convecção livre?
A convecção livre, também conhecida como convecção natural, é um fenômeno que ocorre quando um fluido ou gás se move como resultado de alterações de densidade que ocorrem dentro dela, e não em resposta a uma fonte externa de movimento, como um ventilador ou turbina. A convecção natural pode ser vista, sem surpresa, na natureza, onde desempenha um papel em vários processos naturais diferentes, e também pode ser vista em ambientes controlados por humanos, desde a cozinha até o laboratório de química. Isso difere da convecção forçada, na qual o movimento é forçado pelo movimento de um dispositivo como um ventilador, como visto em um forno de convecção.
A convecção natural ocorre quando os fluidos se tornam instáveis. Uma área se torna mais quente que as demais, perdendo densidade e começa a subir, criando uma pequena corrente. À medida que aumenta, o calor é transferido para o fluido mais frio circundante. Aparecem correntes e redemoinhos. Em um exemplo simples de convecção natural, se derramar água quente tingida com corante alimentar em uma tigela de vidro transparente com água fria não tingida, será possível rastrear o movimento da água tingida até que a mistura se estabilize e o movimento pare.
A Lei de Newton de Resfriamento desempenha um papel crítico na livre convecção. Segundo Newton, a taxa de mudança em termos de temperatura dentro de um fluido pode ser vista como proporcional à diferença entre o fluido e o ambiente. Isso influencia a convecção livre, porque a mudança de temperatura cria instabilidade, o que leva à convecção livre. Por exemplo, os sistemas climáticos são fortemente influenciados pelo movimento do ar quente e frio, que é influenciado pela radiação solar, contato com água fria e assim por diante.
A circulação dos oceanos do mundo é uma conseqüência direta da livre convecção. À medida que a água se move em direção aos pólos, ela esfria e se torna mais densa, afundando em direção ao fundo. Enquanto isso, a água que se move em direção ao equador se aquece e se torna mais leve, subindo à superfície. Isso cria uma série de correntes complexas em todo o oceano, que geram circulação contínua, mantendo a água no oceano em movimento constante.
A teoria da convecção também explica outros processos naturais, como o movimento de fluidos sob a crosta terrestre. A mudança de líquidos sob nossos pés desempenha um papel em vários processos naturais, com esses fluidos constantemente em movimento como resultado das mudanças de temperatura no interior da Terra. As correntes de convecção também podem se cruzar, como visto na interação entre o oceano e os sistemas climáticos sobre e próximo ao oceano, que são influenciados pelas mudanças de temperatura causadas pelo movimento das correntes oceânicas.