O que é convecção natural?

A convecção natural é um tipo de transferência de calor em que forças não humanas influenciam o resfriamento e o aquecimento de fluidos, como gases e líquidos. A transferência de calor cria um ciclo chamado corrente de convecção, em que um fluido quente é substituído por um mais frio. Todos os fluidos e matéria são feitos de pequenos blocos de construção chamados átomos, que se agrupam em moléculas. O movimento dessas moléculas é o que faz com que os líquidos subam ou desçam.

A convecção natural ajuda a explicar muitos dos sistemas naturais da Terra, como as correntes oceânicas e as camadas atmosféricas. Contrasta com a convecção forçada, que funciona com o mesmo princípio, mas apresenta uma fonte de calor criada por dispositivos artificiais, como ventiladores de ar ou água que aceleram o ciclo de transferência de calor. Convecção forçada e natural pode ser usada para propósitos específicos, como aquecimento de residências ou abastecimento de água municipal.

Quando acionados por uma fonte de calor, como o sol ou o calor subterrâneo, os fluidos geralmente sobem. Por exemplo, quando o sol aquece a superfície da Terra, o ar no solo quase sempre é mais quente que o ar mais alto no céu. O calor expande os espaços entre as moléculas, tornando o ar mais leve e elevando-o acima da superfície. À medida que o ar se eleva para mais longe do solo quente, as moléculas esfriam e comprimem. Esse ar mais frio e pesado é então puxado pela gravidade, onde se aquece novamente e inicia o ciclo novamente.

As correntes oceânicas também são criadas por causa da convecção natural, combinada com mudanças no vento e na densidade da água salgada. Os ventos frios que passam sobre a superfície da água fazem com que as moléculas se comprimam e afundem em direção ao fundo do oceano. À medida que a água se aproxima do equador, ela se aquece e sobe novamente. Isso cria enormes correntes oceânicas que fluem ao longo das costas continentais e afetam o clima nas regiões terrestres circundantes.

Tipicamente, um componente importante na convecção natural é a Lei do resfriamento de Newton. Esta lei científica afirma que a taxa na qual uma substância perde calor está diretamente relacionada à temperatura do objeto que atua sobre ela. Em outras palavras, quanto mais frio o objeto estiver, mais calor o fluido perderá. Um exemplo dessa lei em ação é o efeito de adicionar cubos de gelo a uma bebida - um cubo retira apenas uma pequena porção de calor, mas um punhado esfria a bebida muito mais rapidamente.