Convección

De WikiLingua.net

Movimiento por convección
Moviment per convección
Convección aire en una hornilla
Convección aire en una hornilla

La convección és una de les tres formes de transferència de calor i es caracteritza perquè es produeix per mitjà d'un fluït (aire, aigua) que transporta la calor entre zones amb diferents temperatures. La convección es produeix únicament per mitjà de materials fluïts. Aquests, a l'escalfar-se, augmenten de volum i, per tant, disminueixen la seva densitat i ascendeixen desplaçant el fluït que es troba en la part superior i que està a menor temperatura. El que es diu convección en si, és el transport de calor per mitjà dels corrents ascendent i descendent del fluït.

La transferència de calor implica el transport de calor en un volum i la barreja d'elements macroscópicos de porcions calentes i fredes d'un gas o un líquid. S'inclou també l'intercanvi d'energia entre una superfície sòlida i un fluït o per mitjà d'una bomba, un ventilador o un altre dispositiu mecànic (convección mecànica o assistida).

En la transferència de calor lliure o natural en la qual un fluït és més calent o més fred i en contacte amb una superfície sòlida, causa una circulació a causa de les diferències de densitats que resulten del gradiente de temperatures en el fluït.

La transferència de calor per convección s'expressa amb la Llei del Refredament de Newton:

\frac {dQ} {dt} = h A_{s} ( T_{s} - T_{\inf} )

On h és el coeficiente de convección (o coeficiente de pel·lícula), A s és l'àrea del cos en contacte amb el fluït, Ts és la temperatura en la superfície del cos i T_{\inf} és la temperatura del fluït lluny del cos.

Taula de continguts

[editar] La convección en Meteorología

El procés que origina la convección en el seno de l'Atmosfera és summament important i genera una sèrie de fenòmens fonamentals en l'explicació dels vents i en la formació de núvols, vaguadas, ciclons, anticiclones, precipitacions, etc. Tots els processos i mecanismes de convección de la calor atmosférico obeeixen a les lleis físiques de la Termodinámica. D'aquests processos és fonamental el qual explica el cicle de l'aigua en la Naturalesa o cicle hidrológico. Gairebé tots els fenòmens abans nomenats, han de veure amb aquest últim mecanisme.

[editar] El cicle hidrológico

També es denomina cicle hidrológico al recorregut de l'aigua en l'Atmosfera per la capacitat que té l'aigua d'absorbir calor i cedir-ho gràcies a la capacitat que té de transformar-se d'un estat físic a un altre. A grans trets, el cicle hidrológico funciona de la següent manera: els rajos solars escalfen les aigües marines i terrestres les quals, a l'absorbir aquesta calor, passen de l'estat líquid al gasós en forma de vapor d'aigua. El vapor ascendeix fins a certa altura i al fer-ho, perd calor, es condensa i forma els núvols, que estan constituïdes per gotes d'aigua molt petites que es mantenen en suspensió a determinada altura. Quan aquesta condensación s'accelera, pel propi ascens de la massa de núvols (convección), es formen núvols de major desenvolupament vertical, amb el que les gotes augmenten de grandària i formen les precipitacions, que poden ser tant sòlides (neu, calamarsa) com acuosas (pluja), depenent de la temperatura. Aquestes precipitacions poden caure tant en el mar com en les terres emergidas. Finalment, part de l'aigua que es precipita en els continents i illes passa de nou a l'atmosfera per evaporación o produeix corrents fluvials que porten de nou gran part de les aigües terrestres als mars i oceans, amb el que es tanca el cicle, el qual torna a repetir-se.

[editar] Caracteristicas de la convección

La convección en l'atmosfera terrestre involucra la transferència d'enormes quantitats de la calor absorbida per l'aigua. Forma núvols de gran desenvolupament vertical (per exemple, cúmuls congestus i, sobretot, cumulonimbos, que són els tipus de núvols que aconsegueixen major desenvolupament vertical). Aquests núvols són les típiques portadores de tempestes elèctriques i de grans chaparrones. A l'aconseguir una altura molt gran (per exemple, uns 12 o 14 km i refredar-se violentament, poden produir tempestes de calamarsa, ja que les gotes de pluja es van congelant a l'ascendir violentament i després es precipiten al sòl ja en estat sòlid. Poden tenir forma d'un fong asimètric de gran grandària; i de vegades sol formar-se en aquest tipus de núvols, un deixant que semeja una espècie d'enclusa (anvil's head, com es coneix en anglès).


[editar] Tipus de Conveccion

En l'estudi de la convección se sol diferenciar entre convección forçada i convección lliure. La convección lliure consisteix en la transferència de calor quan el fluït suficientment lluny del sòlid està parat i la conveccion forçada es produeix quan el fluït es mou lluny del sòlid. Per exemple, el radiador d'un cotxe té un ventilador que mou l'aire i afavoreix el refredament de l'aigua que conté (convección forçada); en canvi, una estufa, un brasero o un radiador de calefacció escalfa l'aire que li envolta però l'aire "no es mou" (convección lliure). El problema de la conveccion tant lliure com forazada està molt relacionat amb la mecànica de fluïts, el coeficiente de pelicula depèn directament del gradiante de temperatures normal al sòlid en les proximitats del sòlid, i aquest al seu torn del gradiante de velocitats. La convección simpre implica un moviment del fluït, però en convección lliure aquest es produeix sol en les proximitats del sòlid i en convección forçada en tot el fluït. En fluïts compresibles, osea, qualsevol gas la convección pot produir importants corrents d'aire, les zones més calentes del fluït tenen una menor densitat, amb la qual cosa, "pesen menys" i es mouen, per això en una habitacion l'aire calent sempre està a prop del sostre.