La Convezione termica è il trasporto del calore da un solido a un fluido
Il calore da solido a un fluido
Il trasporto avviene per spostamento degli atomi o delle molecole, per spostamento di masse fluide, che siano liquidi o gas.
Lo scambio convettivo ha bisogno che la temperatura della superficie solida sia diverso da quella del fluido che è a contatto.
Analogamente alla resistenza elettrica esiste una resistenza convettiva (R).
Il flusso termico convettivo (q), la temperatura superficiale della parete (Tp), la temperatura del fluido (Tf), e l’area della parete (A),
Flusso termico convettivo = q = (Tp – Tf) / R
Se riferisco il flusso all’area della parete: qn = q/A = (Tp – Tf) / RA
L’inverso della resistenza convettiva (1/R) è la conduttanza termica o coefficiente di di convenzione termica (c), a questo punto la densità del flusso convettivo diventa
qn = (Tp – Tf) x cA
La convezione quotidiana
La Terra calda riscalda l’aria sovrastante, l’aria sovrastante si dilata, diventa meno densa, quindi più leggera e sale, venendo sostituita da aria alta più fredda che scende perché più pesante. Questo movimento circolare dell’aria, fluido, è la convezione.
Nell’irraggiamento non c’è materiale, nella conduzione il materiale è solido e fermo, nella convenzione il materiale è fluido e in movimento.
La Terra è scaldata dal Sole per irraggiamento e lentamente si raffredda per conduzione e convenzione.
Esempi di convezione sono la brezza di monte e di valle, la brezza di mare e di terra e i venti regolari o irregolari che siano, ma anche il movimento degli oceani, anche nel Sole ci sono movimenti convettivi e le irregolarità di questi sono visibili come macchie solari.
Nelle nostre case è convettivo il movimento dell’aria nell’appartamento: il calore dai solidi caloriferi si alza verso il soffitto.
Avete in mente l’effetto miraggio sulle strade asfaltate d’estate?
D’estate capita di vedere sulle strade asfaltate delle strane pozze d’acqua, ma mentre ci avviciniamo scompaiono. Queste fantomatiche sensazioni di asfalto bagnato, altro non sono che un riflesso del cielo, un pezzetto di cielo sulla carreggiata. Praticamente la luce solare anzichè scendere in modo diretto subisce una rifrazione. Nella rifrazione i raggi prendono una traiettoria curva. La rifrazione avviene perchè l’aria in prossimità del suolo è molto calda e quindi rarefatta. L’aria è calda per convezione, cioè il calore dal terreno tende a salire verso il cielo.