Corrientes de convección en la ciencia, qué son y cómo funcionan

Corrientes de convección en la ciencia, qué son y cómo funcionan

Las corrientes de convección fluyen fluido que se mueve porque hay una diferencia de temperatura o densidad dentro del material.

Debido a que las partículas dentro de un sólido se fijan en su lugar, las corrientes de convección solo se ven en gases y líquidos. Una diferencia de temperatura conduce a una transferencia de energía desde un área de mayor energía a una de menor energía.

La convección es un proceso de transferencia de calor . Cuando se producen corrientes, la materia se mueve de un lugar a otro. así que este también es un proceso de transferencia masiva.

La convección que ocurre naturalmente se llama convección natural o convección libre . Si un fluido circula con un ventilador o una bomba, se llama convección forzada . La celda formada por corrientes de convección se llama celda de conveccióncelda de bénard .

por qué se forman

Una diferencia de temperatura hace que las partículas se muevan, creando una corriente. en gases y plasma, una diferencia de temperatura también conduce a regiones de mayor y menor densidad, donde los átomos y las moléculas se mueven para llenar áreas de baja presión.

en resumen, los fluidos calientes se elevan mientras los fluidos fr√≠os se hunden. a menos que haya una fuente de energ√≠a (p. ej., luz solar, calor), las corrientes de convecci√≥n contin√ļan solo hasta que se alcanza una temperatura uniforme.

Los cient√≠ficos analizan las fuerzas que act√ļan sobre un fluido para clasificar y comprender la convecci√≥n. Estas fuerzas pueden incluir:

  • gravedad
  • tensi√≥n superficial
  • diferencias de concentraci√≥n
  • campos electromagn√©ticos
  • vibraciones
  • formaci√≥n de enlaces entre mol√©culas

Las corrientes de convección pueden modelarse y describirse utilizando ecuaciones de convección- difusión , que son ecuaciones de transporte escalar.

ejemplos de corrientes de convección y escala de energía

  • Puedes observar corrientes de convecci√≥n en agua hirviendo  en una olla. simplemente agregue algunos guisantes o trozos de papel para rastrear el flujo actual. La fuente de calor en el fondo de la sart√©n calienta el agua, d√°ndole m√°s energ√≠a y haciendo que las mol√©culas se muevan m√°s r√°pido. El cambio de temperatura tambi√©n afecta la densidad del agua. A medida que el agua sube hacia la superficie, parte de ella tiene suficiente energ√≠a para escapar como vapor. la evaporaci√≥n enfr√≠a la superficie lo suficiente como para hacer que algunas mol√©culas vuelvan a hundirse hacia el fondo de la sart√©n.
  • Un ejemplo simple de corrientes de convecci√≥n es el aire caliente que se eleva hacia el techo o el √°tico de una casa. El aire caliente es menos denso que el aire fr√≠o, por lo que se eleva.
  • El viento es un ejemplo de una corriente de convecci√≥n. la luz solar o la luz reflejada irradia calor, configurando una diferencia de temperatura que hace que el aire se mueva. Las √°reas sombreadas o h√ļmedas son m√°s fr√≠as o pueden absorber el calor, lo que aumenta el efecto. Las corrientes de convecci√≥n son parte de lo que impulsa la circulaci√≥n global de la atm√≥sfera terrestre.
  • La combusti√≥n genera corrientes de convecci√≥n. La excepci√≥n es que la combusti√≥n en un entorno de gravedad cero carece de flotabilidad, por lo que los gases calientes no se elevan naturalmente, permitiendo que el ox√≠geno fresco alimente la llama. La convecci√≥n m√≠nima en cero-g hace que muchas llamas se sofoquen en sus propios productos de combusti√≥n.


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