Come stai, oggi nel nostro post del blog vediamo: Cos’è la convezione termica e a cosa serve.
In questo articolo, esploriamo uno dei modi per trasferimento di calore, suoi usi e applicazioni, e il processo di convezione in te stesso.
Cos’è la convezione termica
Il trasferimento di calore per convezione è un processo in cui un tipo di fluido, liquido o gassoso, interviene per trasportare energia termica dal punto A al punto B, tenendo conto che il trasferimento avviene dal corpo a temperatura più alta a quello a temperatura più bassa.
trasferimento di calore convettivo Può essere forzato o naturale. Al convezione naturale, è il fluido stesso che sottrae calore alla zona a temperatura più elevata, modificandone così la densità e potendo spostarsi nella zona più fredda per trasmetterle calore. Al convezione forzata, Una pompa o un ventilatore viene utilizzato per generare movimento nel fluido dalla zona calda alla zona fredda.
Perché si verifica la convezione termica?
A livello fisico-chimico, Il trasferimento convettivo si verifica quando un fluido entra in contatto con un altro elemento o materiale, entrambi con temperature diverse. A seconda dei valori di temperatura varieranno le cariche energetiche delle molecole di questi due elementi, con quella con la temperatura più alta quella che cede calore per raggiungere l’equivalenza delle temperature.
Il trasferimento verrà effettuato fino a quando entrambi avranno la stessa temperatura, le molecole che rilasciano calore rallenteranno, quindi la loro temperatura diminuirà e la loro densità aumenterà. Allo stesso modo, le molecole che ricevono calore accelereranno e aumenteranno la loro densità, come fa un fluido in convezione: il calore ricevuto per trasmettere fa sì che il fluido diminuisca la sua densità, aumenti la sua attività molecolare e con ciò possa muoversi.
Esempi di convezione termica
In questi esempi puoi vedere il processo di trasferimento del calore per convezione:
- Le serre funzionano per convezione: Da essi esce aria calda, avendo una densità inferiore, viene trasportata nella parte superiore della stanza mentre trasporta calore.
- Gli asciugacapelli funzionano per convezione forzata: L’aria viene aspirata e spostata dalla forza di un ventilatore.
- Il funzionamento delle mongolfiere si basa sulla convezione: L’aria calda all’interno del pallone ha una densità inferiore rispetto all’aria atmosferica, il che la fa rimanere nell’aria. Allo stesso modo, per alzare ancora di più il pallone, l’aria continua a riscaldarsi, e affinché il pallone possa scendere, la temperatura diminuisce.
- Finestre del bagno con vapore condensato in essi è dovuto alla differenza di temperatura tra il vapore caldo e la superficie fredda della finestra.
- Quando riscaldi una pentola d’acqua, il liquido depositato sul fondo si riscalderà spostandosi verso l’alto e trasmettendo calore agli strati superiori.
- Quando si apre la porta del forno, l’aria calda viene forzata nell’aria atmosferica a causa della convezione.
- Il navi e caldaie Emettono calore per convezione.
- I ventilatori generano forzatamente convezione, agitando l’aria e facendo dissipare l’aria calda attraverso questa corrente.
Caratteristiche di convezione termica
La convezione ha due metodi per trasferire l’energia, uno per volta moto molecolare di cui sopra, ma anche per il movimento fluido; Pertanto, questo sistema combina la sovrapposizione del trasporto di energia mediante il movimento del fluido oltre al movimento molecolare. In realtà è chiamato come avvezione quando questo trasferimento è dovuto esclusivamente al fluido.
Usi o applicazioni della convezione termica
Questi sono i casi in cui si utilizza il fenomeno della convezione:
- Fabbricazione di stufe e stufe: Questi articoli generano calore attraverso la convezione dell’aria a diverse temperature.
- Condizionatore: Questi dispositivi vanno il più vicino possibile al soffitto in modo che l’aria fredda scenda e si raffreddi il più vicino possibile al pavimento.
- Impiego nelle industrie di essiccazione: Quando si soffia aria calda su superfici bagnate, l’asciugatura è generata per convezione.
- Scambiatori di calore: Sono dispositivi che consentono il trasferimento di calore tra fluidi, è incluso negli impianti di refrigerazione di ogni tipo.
- Isolamento termico: L’aria che viene immessa nei pannelli isolanti mantiene a temperatura stabile quel poco di calore che l’altro materiale può attraversare.
- Torri di raffreddamento: Attraverso la convezione dell’aria, queste torri di raffreddamento smaltiscono il calore prodotto da tutti i tipi di impianti industriali.
Formula
La convezione è espressa dalla legge del raffreddamento di Newton:
Dove:
h: coefficiente di convezione
Come: zona del corpo a contatto con il fluido
Ts: temperatura della superficie corporea
Tinf: temperatura del fluido lontano dal corpo
Il coefficiente di convezione dipenderà dalla conduttività termica, che varierà a seconda delle proprietà del fluido, della velocità del flusso, di come è distribuita la temperatura e di come varia.
