la convección ocurre a gran escala en atmósferas, océanos, mantos planetarios, y proporciona el mecanismo de transferencia de calor para una gran fracción de los interiores más externos de nuestro sol y todas las estrellas. El movimiento fluido durante la convección puede ser invisiblemente lento, o puede ser obvio y rápido, como en un huracán. En escalas astronómicas, se cree que la convección de gas y polvo ocurre en los discos de acreción de los agujeros negros, a velocidades que pueden acercarse mucho a la de la luz.,
transferencia de Caloreditar
un disipador de calor proporciona una gran área de superficie para la convección
la transferencia de calor convectiva es un mecanismo de transferencia de calor que ocurre debido al movimiento a granel (movimiento observable) de fluidos. El calor es la entidad de interés que se advecta (lleva), y se difunde (dispersa)., Esto se puede contrastar con la transferencia de calor conductiva, que es la transferencia de energía por vibraciones a nivel molecular a través de un sólido o fluido, y la transferencia de calor radiativa, la transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas.
el calor se transfiere por convección en numerosos ejemplos de flujo de fluidos que ocurren naturalmente, como el viento, las corrientes oceánicas y los movimientos dentro del manto de la Tierra. La convección también se utiliza en prácticas de ingeniería de hogares, Procesos Industriales,Refrigeración de equipos, etc.,
la tasa de transferencia de calor por convección puede mejorarse mediante el uso de un disipador de calor, a menudo junto con un ventilador. Por ejemplo, una CPU de computadora típica tendrá un ventilador hecho a propósito para garantizar que su temperatura de funcionamiento se mantenga dentro de límites tolerables.
Convección cellsEdit
células de Convección en un campo de gravedad
Una de convección de la célula, también conocidas como células de Bénard, es una de las características de flujo del líquido patrón en muchos sistemas de convección., Un cuerpo ascendente de fluido típicamente pierde calor porque se encuentra con una superficie más fría. En líquido, esto ocurre porque intercambia calor con líquido más frío a través del intercambio directo. En el ejemplo de la atmósfera de la Tierra, esto ocurre porque irradia calor. Debido a esta pérdida de calor, el fluido se vuelve más denso que el fluido debajo de él, que todavía está aumentando. Como no puede descender a través del fluido ascendente, se mueve hacia un lado. A cierta distancia, su fuerza descendente supera a la fuerza ascendente debajo de ella, y el fluido comienza a descender., A medida que desciende, se calienta de nuevo y el ciclo se repite.
Convection Atmosphericedit
Atmospheric circulationEdit
Descripción idealizada de la circulación global en la Tierra
la circulación atmosférica es el movimiento a gran escala del aire, y es un medio por el cual la energía térmica se distribuye en la superficie de la tierra, junto con el sistema de circulación oceánica mucho más lento (retrasado)., La estructura a gran escala de la circulación atmosférica varía de año en año, pero la estructura climatológica básica permanece bastante constante.
la circulación Latitudinal ocurre porque la radiación solar incidente por unidad de área es más alta en el ecuador de calor, y disminuye a medida que aumenta la latitud, alcanzando mínimos en los polos. Consiste en dos células de convección primarias, La Célula de Hadley y el vórtice polar, con la célula de Hadley experimentando una convección más fuerte debido a la liberación de energía térmica latente por condensación de vapor de agua a altitudes más altas durante la formación de nubes.,
la circulación Longitudinal, por otro lado, se produce porque el océano tiene una mayor capacidad de calor específico que la tierra (y también la conductividad térmica, lo que permite que el calor penetre más debajo de la superficie ) y por lo tanto absorbe y libera más calor, pero la temperatura cambia menos que la tierra. Esto trae la brisa del mar, aire enfriado por el agua, a tierra en el día, y lleva la brisa de la Tierra, Aire Enfriado por contacto con el suelo, hacia el mar durante la noche. La circulación Longitudinal consiste en dos células, la circulación Walker y El Niño / Oscilación Austral.,
WeatherEdit
cómo se produce Foehn
algunos fenómenos más localizados que el movimiento atmosférico mundial también se deben a la convección, incluidos el viento y parte del ciclo hidrológico. Por ejemplo, un viento foehn es un viento cuesta abajo que ocurre en el lado del viento de una cadena montañosa. Es el resultado del calentamiento adiabático del aire que ha dejado caer la mayor parte de su humedad en las laderas de barlovento., Debido a las diferentes tasas de lapso adiabático de aire húmedo y seco, el aire en las laderas de Sotavento se vuelve más cálido que a la misma altura en las laderas de barlovento.
una columna térmica (o térmica) es una sección vertical de aire ascendente en las altitudes más bajas de la atmósfera de la Tierra. Las térmicas son creadas por el calentamiento desigual de la superficie de la Tierra debido a la radiación solar. El Sol calienta el suelo, que a su vez calienta el aire directamente sobre él. El aire más caliente se expande, volviéndose menos denso que la masa de aire circundante, y creando una baja térmica., La masa de aire más ligero se eleva, y como lo hace, se enfría por expansión a presiones de aire más bajas. Deja de subir cuando se ha enfriado a la misma temperatura que el aire circundante. Asociado con una térmica es un flujo descendente que rodea la columna térmica. El exterior que se mueve hacia abajo es causado por el aire más frío que se desplaza en la parte superior de la térmica. Otro efecto meteorológico por convección es la brisa marina.
Etapas de una tormenta de la vida.,
El aire caliente tiene una densidad más baja que el aire frío, por lo que el aire caliente se eleva dentro del aire más frío, similar a los globos de aire caliente. Las nubes se forman a medida que el aire relativamente más caliente que transporta la humedad se eleva dentro del aire más frío. A medida que el aire húmedo se eleva, se enfría, haciendo que parte del vapor de agua en el paquete ascendente de aire se condense. Cuando la humedad se condensa, libera energía conocida como calor latente de condensación que permite que el paquete ascendente de aire se enfríe menos que el aire circundante, Continuando la ascensión de la nube., Si hay suficiente inestabilidad en la atmósfera, este proceso continuará el tiempo suficiente para que se formen nubes cumulonimbos, que soportan rayos y truenos. Generalmente, las tormentas requieren tres condiciones para formarse: humedad, una masa de aire inestable y una fuerza de elevación (calor).
todas las tormentas eléctricas, independientemente del tipo, pasan por tres etapas: la etapa de desarrollo, la etapa madura y la etapa de disipación. La tormenta promedio tiene un diámetro de 24 km (15 millas). Dependiendo de las condiciones presentes en la atmósfera, estas tres etapas tardan un promedio de 30 minutos en pasar.,
circulación Oceánicaeditar
corrientes oceánicas
la radiación Solar afecta a los océanos: el agua caliente del Ecuador tiende a circular hacia los polos, mientras que el agua polar fría se dirige hacia el Ecuador. Las corrientes superficiales son dictadas inicialmente por las condiciones del viento superficial. Los vientos alisios soplan hacia el oeste en los trópicos, y los vientos del Oeste soplan hacia el este en latitudes medias., Este patrón de viento aplica un estrés a la superficie subtropical del océano con rizos negativos en todo el hemisferio norte, y el inverso en todo el Hemisferio Sur. El transporte resultante de Sverdrup es hacia el Ecuador., Debido a la conservación de la vorticidad potencial causada por los vientos que se mueven hacia el polo en la periferia occidental de la cresta subtropical y el aumento de la vorticidad relativa del agua que se mueve hacia el Polo, el transporte se equilibra con una corriente estrecha y acelerada hacia el polo, que fluye a lo largo del límite occidental de la cuenca oceánica, superando los efectos de la fricción con la corriente fría del límite occidental que se origina en latitudes altas. El proceso general, conocido como Intensificación occidental, hace que las corrientes en el límite occidental de una cuenca oceánica sean más fuertes que las del límite oriental.,
a medida que viaja hacia los polos, el agua caliente transportada por una fuerte corriente de agua caliente se enfría por evaporación. El enfriamiento es impulsado por el viento: el viento que se mueve sobre el agua enfría el agua y también provoca la evaporación, dejando una salmuera más salada. En este proceso, el agua se vuelve más salada y densa. y disminuye la temperatura. Una vez que se forma el hielo marino, las sales se dejan fuera del hielo, un proceso conocido como exclusión de salmuera. Estos dos procesos producen agua más densa y más fría. El agua a través del norte del Océano Atlántico se vuelve tan densa que comienza a hundirse a través de agua menos salada y menos densa., (La acción convectiva no es diferente a la de una lámpara de lava.) Esta corriente descendente de agua pesada, fría y densa se convierte en una parte de las aguas profundas del Atlántico Norte, una corriente hacia el sur.
convección del Mantoeditar
una placa oceánica se agrega por surgencia (izquierda) y se consume en una zona de subducción (derecha).,
la convección del manto es el movimiento lento del manto rocoso de la tierra causado por corrientes de convección que transportan calor desde el interior de la tierra a la superficie. Es una de las 3 fuerzas impulsoras que hacen que las placas tectónicas se muevan alrededor de la superficie de la Tierra.
la superficie de la Tierra se divide en un número de placas tectónicas que se están creando y consumiendo continuamente en sus límites de placas opuestas. La creación (acreción) ocurre cuando el manto se agrega a los bordes crecientes de una placa. Este material agregado caliente se enfría por conducción y convección de calor., En los bordes de consumo de la placa, el material se ha contraído térmicamente para volverse denso, y se hunde bajo su propio peso en el proceso de subducción en una fosa oceánica. Este material subducto se hunde a cierta profundidad en el interior de la Tierra donde está prohibido hundirse más. La corteza oceánica subducta desencadena el vulcanismo.
Stack effectEdit
El efecto Stack o efecto chimenea es el movimiento de aire hacia y desde edificios, chimeneas, chimeneas de gases de combustión u otros contenedores debido a la flotabilidad., La flotabilidad se produce debido a una diferencia en la densidad del aire interior A exterior resultante de las diferencias de temperatura y humedad. Cuanto mayor sea la diferencia térmica y la altura de la estructura, mayor será la fuerza de flotabilidad y, por lo tanto, el efecto de pila. El efecto de pila ayuda a impulsar la ventilación natural y la infiltración. Algunas torres de enfriamiento operan bajo este principio; de manera similar, la torre solar de corriente ascendente es un dispositivo propuesto para generar electricidad basado en el efecto de pila.,
Estelar physicsEdit
Una ilustración de la estructura del Sol y una estrella gigante roja, mostrando sus zonas convectivas. Estas son las zonas granulares en las capas externas de estas estrellas.
gránulos—las partes superiores o tamaños visibles superiores de las células de convección, que se ven en la fotosfera del Sol. Estos son causados por la convección en la fotosfera superior del Sol., América del Norte se superpone para indicar la escala.
La zona de convección de una estrella es el rango de radios en el cual la energía es transportada principalmente por convección.
Gránulos en la fotosfera del Sol son visibles las cimas de las células de convección en la fotosfera, debido a la convección del plasma en la fotosfera. La parte ascendente de los gránulos se encuentra en el centro donde el plasma está más caliente. El borde exterior de los gránulos es más oscuro debido al plasma descendente más frío., Un gránulo típico tiene un diámetro del orden de 1.000 kilómetros y cada uno dura de 8 a 20 minutos antes de disiparse. Debajo de la fotosfera hay una capa de «supergránulas» mucho más grandes de hasta 30.000 kilómetros de diámetro, con una vida útil de hasta 24 horas.
CookingEdit
un horno de convección es un horno que tiene ventiladores para hacer circular el aire alrededor de los alimentos, utilizando el mecanismo de convección para cocinar los alimentos más rápido que un horno convencional., Los hornos de convección distribuyen el calor uniformemente alrededor de los alimentos, eliminando la manta de aire más frío que rodea los alimentos cuando se colocan por primera vez en un horno y permitiendo que los alimentos se cocinen de manera más uniforme en menos tiempo y a una temperatura más baja que en un horno convencional. Un horno de convección tiene un ventilador con un elemento calefactor a su alrededor. Un pequeño ventilador hace circular el aire en la cámara de cocción.