o que acontece quando se deixa uma tigela de sopa quente numa mesa? Ele fica frio após algum tempo devido à perda de calor para o ar circundante. E isso é (transferência de calor) o que chamamos de convecção.existem três tipos de transferência de calor: radiação, condução e convecção. Na radiação, o calor é transferido na forma de ondas eletromagnéticas. Na condução, o calor viaja entre corpos que estão fisicamente conectados.,convecção, no entanto, é a forma mais complexa de transferência de calor porque envolve o movimento de moléculas em fluidos, como líquidos e gases. Em termos simples, a convecção só pode acontecer em líquidos e gases.
calor convectivo e transferência de massa (em fluidos) ocorrem através de dois mecanismos: difusão
- : o movimento líquido de moléculas de uma região de maior concentração para uma região de menor concentração.advecção: transporte de matéria ou calor pelo movimento global das correntes no fluido.,nenhum dos processos ocorre em sólidos rígidos. No entanto, a transferência de calor convectivo pode ocorrer em sólidos moles ou misturas onde as partículas sólidas podem viajar de uma posição para outra.
a transferência de calor convectiva pode ser dividida em duas categorias: natural e forçada.em convecção livre ou natural, as correntes são produzidas apenas por diferenças de densidade derivadas da temperatura no fluido. Enquanto que, em convecção forçada, as correntes são devidas a um fator externo como uma ventoinha ou bomba. Quanto mais rápido o fluido se move, mais rápida é a taxa de convecção.,
Agora que você tem uma idéia geral do que a convecção realmente é vamos passar para os vários exemplos e aplicações. Abaixo listamos muitos exemplos de transferência de calor convectiva que você vê em sua vida cotidiana.
água a ferver
Tipo: convecção forçada
Quando se põe a chaleira no fogão, aquece-se a água do fundo. As moléculas próximas ao fundo ganham energia cinética e tornam-se menos densas., Uma vez que a água quente no fundo é menos densa do que a água fria acima dela, a água quente começa a subir para a superfície enquanto a água fria afunda.a água fria no fundo fica quente e menos densa do que a água acima dela, por isso sobe para a superfície. O processo repete-se uma e outra vez, e tudo acontece devido à diferença de temperatura entre o fundo e o topo da chaleira. Os movimentos das moléculas de água são correntes de convecção.,
Dissipador de Calor
Tipo: Convecção Forçada
O dissipador de calor é um passivo de trocador de calor, o que melhora a taxa de transferência de calor por convecção. É amplamente utilizado em equipamentos eletrônicos. Por exemplo, uma CPU/GPU convencional usa um dissipador de calor em conjunto com uma ventoinha para manter a temperatura de operação dentro de limites toleráveis.geralmente, um dissipador de calor consiste numa base e barbatanas que se estendem para o exterior. Seu desempenho é afetado por vários fatores, como velocidade do ar, design de barbatanas e material usado para construir o dissipador de calor.,
Land and Sea Breeze
Image credit: Freepik tipo: convecção Natural
a formação de brisa terrestre e marítima é um dos exemplos clássicos de convecção. O sol aquece tanto a terra quanto a superfície do mar durante o dia. Mas como a terra tem menos capacidade de absorção de calor do que o mar, a temperatura da superfície aumenta, aquecendo o ar à sua volta. O ar quente (menos denso) começa a subir, e baixa pressão é criada.ao mesmo tempo, desenvolve-se uma área de alta pressão (com ar frio e denso) sobre o alto do mar., Devido à diferença de pressão, o ar flui do mar para a terra, e o ar frio que chega é chamado de brisa do mar.
O processo é revertido durante a noite. A terra arrefece mais depressa do que o mar, diminuindo a temperatura do ar à sua volta e criando uma situação de alta pressão. Agora o ar frio flui da terra para o mar, e isto é o que chamamos de brisa terrestre.em ambos os casos, o calor transfere-se através das moléculas de ar.,
Efeito de Chaminé
Tipo: Convecção Forçada
Quando o ar flui para dentro e para fora dos edifícios, dos gases de combustão pilhas, ou outras estruturas similares, devido à flutuabilidade, é o chamado efeito chaminé. Isso acontece devido a diferenças de temperatura interior e exterior / umidade. O ar frio de alta densidade empurra sempre os gases quentes de baixa densidade para cima.quanto mais alta a estrutura e maior a diferença térmica, maior a força de flutuabilidade e, portanto, o efeito de chaminé., Muitos arranha-céus e torres de refrigeração utilizam o mesmo princípio para alcançar a ventilação natural e infiltração.
Forno de Convecção
industrial, forno de convecção usado no avião da indústria de fabricação Tipo: Convecção Forçada
fornos de Convecção usar o mecanismo de convecção para cozinhar o alimento mais rápido do que os fornos convencionais. Eles têm fãs para circular ar quente em torno da comida, o que permite que a comida cozinhe mais uniformemente a temperaturas mais baixas e em menos tempo., Fornos de convecção Industrial são usados para a fabricação de muitos produtos, incluindo itens não-alimentares.
de Fusão Do Gelo
Tipo: Convecção Natural
Convecção desempenha um papel importante no processo de redução de espessura do gelo. À medida que o ar quente sopra sobre a superfície do gelo, aumenta a temperatura da camada exterior do gelo. Quanto mais quente o ar e mais rápido ele sopra, menos tempo o gelo levará para derreter.,
Radiador
Tipo: convecção forçada
A Radiador transfere energia térmica de um meio para outro. Apesar do nome, a maioria dos radiadores usa convecção (em vez de radiação térmica) para transferir a maior parte do seu calor. Eles são usados principalmente em edifícios, Automóveis e eletrônicos.
em um sistema de aquecimento ambiente, por exemplo, água quente ou às vezes vapor é gerado nas bobinas internas. À medida que a água aquece a bobina, o ar ao lado do radiador aquece e eleva., Uma vez que o ar aquecido sobe, o ar frio pode ser puxado para dentro e através do radiador por baixo. Este fluxo de ar gera correntes verticais que distribuem ar quente por toda a sala.um frigorífico contém um compartimento isolado termicamente e uma bomba de calor que move o calor do interior do frigorífico para o seu ambiente externo. Usa convecção para circular ar frio à volta da comida.o congelador arrefece ar no topo. À medida que o ar afunda, é substituído pelo ar mais quente que sobe de baixo., Este ar em circulação transporta calor de todos os artigos do frigorífico.
Nuvens e Nuvens Cumulonimbus
nuvens CumulusTipo: Convecção Natural
Cumulus e Cumulonimbus são dois diferentes tipos de nuvens que se formam e crescem através de convecção. Eles são formados a partir de vapor de água carregado por poderosas correntes de ar ascendente.uma vez que as nuvens de convecção tendem a formar-se rapidamente nas colunas de ar Em ascensão, elas são opticamente densas., As superfícies de pequenas gotículas nestas nuvens espalham a luz solar mais do que as nuvens que contêm menos ou maiores gotículas. É por isso que estas nuvens muitas vezes parecem cinza escuro nos lados longe do sol e branco brilhante nos lados que o enfrentam.
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a Circulação de Sangue
Tipo: Convecção Forçada
os seres Humanos e outros mamíferos empregar convecção para regular a temperatura do corpo., O coração bombeia sangue por todo o corpo a uma taxa média de 5 litros por minuto, e o calor produzido pelas células do corpo é transferido para o ar (ou água) fluindo sobre a pele.se a temperatura da pele for inferior à da temperatura do ar circundante, o corpo ganha calor por convecção e condução. Mas, se a temperatura da pele for maior, o corpo perde calor por convecção e condução. Nos tecidos superficiais, onde a taxa de circulação sanguínea é maior, a transferência de calor é principalmente convectiva.,
Efeito Marangoni
demonstração Experimental do Efeito Marangoni | WikimediaTipo: Convecção Natural
O efeito Marangoni é a convecção dos fluidos devido a um gradiente de tensão superficial. A tensão superficial depende da temperatura ou composição dos compostos. No primeiro caso, o efeito é chamado convecção termo-capilar.
a presença de um gradiente na tensão superficial faz com que o líquido flua para longe de regiões de baixa tensão superficial., Isso acontece porque o líquido com alta tensão superficial puxa mais fortemente sobre o líquido próximo do que um com baixa tensão superficial.
O Movimento do Manto terrestre
Todo-convecção do manto | WikimediaTipo: Convecção Natural
O movimento da Terra sólida silicato manto resultou de correntes de convecção, que levam o calor do interior para a superfície do planeta, é chamado de Terra de convecção.,
Mais especificamente, a convecção do manto é conduzido por três processos fundamentais:
- perda de Calor do núcleo (20%)
- aquecimento Interno, a partir do decaimento radioativo (80%)
- Refrigeração a partir de cima (naufrágio do lithospheric lajes)
faz com Que os movimentos de lithospheric placas de superfície, de atividade vulcânica, magmatismo, terremotos, assim como a maioria da tectônica e processos geológicos manifestada na crosta. À medida que a taxa de produção de calor diminui, o planeta arrefece e, em última análise, a convecção abranda ou pára completamente.,
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Estrelas Têm a Zona de Convecção
Tipo: Convecção Natural
Vários turbulento atividades, que ocorrem dentro da estrela, causar a energia para mover para fora. Quando os gases aquecem (devido ao fluxo de energia a partir do interior mais profundo da estrela) para temperaturas mais altas do que o gás circundante, eles sobem, expandem e arrefecem. Quando se termalizam, param de se levantar.geralmente, as estrelas de baixa massa têm núcleos radiativos e envelopes convectivos, enquanto as estrelas de alta massa têm núcleos convectivos e envelopes radiativos., A zona de convecção do sol, por exemplo, é a camada exterior do interior, que se estende de uma profundidade de 200.000 quilômetros até a superfície visível. Isto significa que a energia é transferida através de convecção nesta região.
Discos de Acreção De Buracos Negros
Tipo: Convecção Natural
Isto é um invulgar exemplo, mas as pesquisas e simulações mostram que a convecção de poeira e gás ocorre na buracos negros”, discos de acreção em velocidades próximas à da luz., Os movimentos conectivos são desenvolvidos pela dissipação de intensas energias gravitacionais e rotacionais nos fluxos de acreção.