Convezione

La convezione è il movimento di un fluido guidato da differenze di temperatura attraverso quel fluido. Quando un fluido viene riscaldato, la regione a più stretto contatto con la fonte di calore diventa meno densa a causa dell’aumento dell’energia cinetica nelle particelle. La porzione di fluido che è meno densa aumenta, mentre la porzione più densa del fluido affonda. Il processo si ripete perché i fluidi meno densi si raffreddano mentre si allontanano dalla loro fonte di calore, facendoli affondare, mentre i fluidi più densi si riscaldano mentre si avvicinano alla fonte di calore, facendoli salire. Questo crea correnti di convezione.

La convezione è uno dei modi fondamentali per trasferire il calore. Gli altri sono conduzione termica, energia radiante ed evapotraspirazione.

Figura 1. L’aria sulla terra si riscalda più velocemente dell’aria sull’acqua, portando alla convezione che sembra una fresca brezza oceanica.

Figura 2. Il riscaldamento a convezione di una stanza è silenzioso ed efficiente dal punto di vista energetico.

La convezione svolge un ruolo importante nei modelli del vento e nella ventilazione passiva. Il movimento del vento in tutto il mondo dipende da vari punti in cui l’aria calda sale e l’aria fredda affonda, creando grandi correnti di vento che influenzano il tempo. Ad esempio, l’aria sulla terra in genere viene riscaldata dal sole durante il giorno, mentre l’aria sul mare rimarrà fresca. L’aria calda sulla terra salirà nell’atmosfera. Mentre sale, si raffredda e diventa più denso, facendolo affondare ancora una volta. Questo concetto è illustrato nella Figura 1.

Analogamente a come funziona la convezione nell’atmosfera, la convezione provoca anche la ventilazione passiva (movimento naturale dell’aria) in una stanza, come mostrato in Figura 2. Mentre la convezione naturale può essere utilizzata all’interno delle case, la convezione forzata è più comune.

Convezione forzata

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Mentre la convezione naturale può essere utilizzata all’interno delle case, la convezione forzata è più comune. Questo è dove le correnti d’aria sono forzate attraverso una stanza da un ventilatore. La convezione forzata può ottenere gli stessi effetti della convezione naturale, il processo è semplicemente aiutato attraverso dispositivi come i fan. Se la tua casa ha prese d’aria di riscaldamento sul fondo delle tue pareti, questo è un esempio di convezione forzata.

Figura 4. In inverno, i ventilatori a soffitto dovrebbero ruotare in senso orario per tirare l’aria fresca dalla stanza e forzare l’aria calda verso il basso, creando una corrente ascensionale.

Figura 3. In estate, i ventilatori a soffitto dovrebbero ruotare in senso antiorario per mescolare aria calda e forzare una brezza fresca verso il basso, creando un downdraft.

  1. 1.0 1.1 R. D. Cavaliere, “Lavoro”, in Fisica per scienziati e ingegneri: Un approccio strategico, 2nd ed. San Francisco: Pearson Addison-Wesley, 2008, cap. 11, pp. 325-327
  2. R. Wolfson, “High-Energy Society”, in Energy, Environment and Climate, 2nd ed. New York: Norton, 2012, cap. 12, pp. 333
  3. 3.0 3.1 ” Proprietà della selezione della lettura della materia: la densità crea correnti.” . Disponibile: http://www.propertiesofmatter.si.edu/Density_Creates.html
  4. 4.0 4.1 Creato internamente da un membro del team di educazione energetica



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