Cos'è la convezione naturale?

La convezione naturale è un tipo di trasferimento di calore in cui le forze non umane influenzano il raffreddamento e il riscaldamento dei fluidi, come gas e liquidi.Il trasferimento di calore crea un ciclo chiamato corrente di convezione in cui un fluido caldo viene sostituito da uno più fresco.Tutti i fluidi e la materia sono realizzati da piccoli elementi costitutivi chiamati atomi, che si raggruppano nelle molecole.Il movimento di queste molecole è ciò che fa aumentare o cadere i fluidi.

La convezione naturale aiuta a spiegare molti dei sistemi naturali della Terra, come le correnti oceaniche e gli strati atmosferici.È in contrasto con la convezione forzata, che funziona sullo stesso principio ma presenta una fonte di calore creata da dispositivi artificiali, come ventilatori di aria o acqua che accelerano il ciclo di trasferimento del calore.La convezione forzata e naturale può essere utilizzata per scopi specifici, come le case di riscaldamento o un approvvigionamento idrico municipale.

Se attivo da una fonte di calore, come il sole o il calore sotterraneo, i fluidi spesso aumentano.Ad esempio, quando il sole riscalda la superficie della terra, l'aria a terra è quasi sempre più calda dell'aria più alta nel cielo.Il calore espande gli spazi tra le molecole, rendendo l'aria più chiara e sollevandola sopra la superficie.Mentre l'aria sale più lontana dalla terra calda, le molecole si raffreddano e si comprimono.Questa aria più fresca e più pesante viene quindi tirata giù per gravità, dove si riscalda di nuovo e ricomincia il ciclo.

Le correnti oceaniche vengono anche create a causa della convezione naturale, combinate con cambiamenti nel vento e densità di acqua salata.I venti freddi che passano sulla superficie dell'acqua causano saltare le molecole e affondano verso il fondo dell'oceano.Mentre l'acqua si avvicina all'equatore, si riscalda e risorge di nuovo.Ciò crea enormi correnti oceaniche che scorrono lungo le coste continentali e influenzano il tempo nelle regioni terrestri circostanti.

In genere, una componente importante nella convezione naturale è la legge di raffreddamento di Newton.Questa legge scientifica afferma che la velocità con cui una sostanza perde il calore è direttamente correlata alla temperatura dell'oggetto che agisce su di esso.In altre parole, più freddo è l'oggetto, più calore perderà il fluido.Un esempio di questa legge in azione è l'effetto dell'aggiunta di cubetti di ghiaccio a una bevanda e mdash;Un cubo toglierà solo una piccola porzione di calore, ma una manciata raffredderà la bevanda molto più velocemente.