La convección se refiere al proceso de transferencia de calor o energía a través de un fluido (gas o líquido) de alta temperatura a baja temperatura.
La convección es uno de los tres modos de transferencia de calor; Radiación y conducción siendo los otros dos. La convección es el movimiento de moléculas dentro de fluidos (líquidos o gases). La transferencia de calor por convección es causada por el movimiento molecular en los fluidos. Cuando las moléculas se calientan, su temperatura aumenta y tienden a alejarse unas de otras. Es debido a este movimiento que se produce la transferencia de calor.
En la transferencia de calor por convección, el movimiento físico del líquido tiene lugar a diferencia de la conducción. Los movimientos físicos son conocidos como corrientes de convección. Estas corrientes son la razón detrás de las corrientes oceánicas y la brisa marina y terrestre.
Experimento de corrientes de convección simple
Pruebe el siguiente experimento para observar el efecto de las corrientes de convección y para estudiar el flujo de calor en los fluidos.
Necesitará:
- 2 botellas vacias
- Colorante liquido
- Pieza de cartón pequeña o naipe viejo.
- Agua
Método:
Calentar el agua en una olla y verterla en una de las botellas. Agregue unas gotas de colorante para alimentos al agua tibia. Ahora, llena la otra botella con agua fría. Coloque la pieza de cartón en la botella de agua fría y déle la vuelta. Coloque esta botella en la otra botella y retire lentamente la pieza de cartón. Verás que el agua caliente sube en la botella que contiene agua fría. Este desplazamiento del líquido se debe a corrientes de convección.
Consejo: Use un colorante de comida prominente para que el desplazamiento sea claramente visible.
Una serie de aplicaciones de la vida real utilizan el principio anterior. Además, este modo de transferencia de calor puede verse en muchos fenómenos naturales. Aquí nos fijamos en algunos ejemplos de convección.
Tierra y brisa marina
El aire caliente o el fluido que está a una temperatura más alta desplaza al fluido a una temperatura más baja. La formación de brisa en tierra o mar es un ejemplo de convección. Es posible que haya observado que la tierra cerca del mar es más cálida por la tarde que por la tarde. Este aire caliente se eleva por el principio de convección y es reemplazado por aire más frío. Del mismo modo, durante la noche, el aire cerca del mar es más cálido que el de la orilla. Eso es porque el aire caliente se eleva y es reemplazado por aire más fresco.
Radiador
Sí, un radiador es una aplicación de corrientes de convección. En el radiador, el elemento calefactor se coloca en la parte inferior de la máquina. Por lo tanto, el aire caliente de este elemento de calefacción es reemplazado por aire frío.
Refrigerador
La unidad de congelación de una nevera se coloca en la parte superior. La razón detrás de esto es que el aire caliente dentro del refrigerador se elevará, pero el aire más frío en la región del congelador se hundirá y mantendrá caliente la porción inferior del refrigerador.
Aire acondicionado
La unidad de refrigeración en un acondicionador de aire se coloca en la parte superior. Por lo tanto, el aire caliente sube hasta la unidad de refrigeración, es reemplazado por aire frío y la habitación se enfría.
Agua hirviendo
El agua hirviendo en un recipiente también funciona según el principio de convección. Cuando el agua comienza a calentarse, las moléculas de agua se expanden y se mueven en la olla. Por lo tanto, el calor se transfiere a otras partes de la olla y el agua fría comienza a hundirse mientras el agua caliente se eleva.
Globo aerostático
La razón principal detrás de los globos de aire caliente que permanecen en el aire por mucho tiempo, está relacionada con el principio de convección. El aire dentro del globo se calienta continuamente, lo que lo hace más cálido. Este aire cálido se eleva y el globo también.
Tormenta
El agua caliente de los océanos se eleva en el aire y se convierte en gotas de agua saturadas que forman nubes. Cuando este proceso continúa, las nubes más pequeñas chocan entre sí y se forman nubes más grandes. Al alcanzar la etapa final de crecimiento, se forman nubes cumulonimbus o tormentas eléctricas.
Horno de convección
En un horno de convección, se utiliza el principio de convección forzada. El aire en el compartimiento es forzado a calentarse usando elementos de calefacción. Debido a este calentamiento, las moléculas de aire se expanden y mueven. La comida en el interior está cocinada debido a este aire cálido.
Bebida al vapor
El ejemplo más simple de convección es una bebida humeante. Es posible que haya observado vapor saliendo de una taza de té o café caliente. Debido al calor del fluido, el aire caliente se eleva. Este aire caliente es el vapor.
Motor refrigerado por aire
Los motores enfriados por aire son enfriados por corrientes de convección en sus tuberías de agua. El motor, al funcionar durante mucho tiempo, se calienta. El calor que se disipa necesita ser enfriado para mantener el motor en marcha. El motor está cubierto por una camisa de agua que se calienta. Debido a este calentamiento, el agua caliente fluye a través de las tuberías que rodean el motor. Estas tuberías tienen ventiladores debido a que se enfría el agua caliente. Esta agua caliente, por el principio de convección, se hunde, enfriando así el motor.
