Sicuramente ne hai sentito parlare correnti di convezione quando abbiamo parlato del diverso strati della Terra. Quando parliamo di correnti di convezione all'interno della terra stiamo parlando delle differenze di densità dei materiali che compongono il mantello terrestre. Ci sono anche correnti di convezione come fluidi che si muovono perché ci sono differenze di temperatura.
In questo articolo ti parleremo di tutto.
Cosa sono le correnti di convezione
Quando incontriamo fluidi che si muovono e si muovono perché c'è una differenza di temperatura o densità abbiamo correnti di convezione. Affinché questo tipo di corrente esista, deve esserci un fluido, liquido o gassoso. Questo perché le particelle all'interno di un solido sono fisse e non si muovono, quindi, non è possibile vedere un flusso a causa delle differenze di temperatura e densità.
La differenza tra le temperature di un'area o di un'altra all'interno dello stesso materiale è ciò che causa un trasferimento di energia da un'area più grande a una più piccola. La convezione avviene fino a quando non vi è un equilibrio completo. Quando questo processo si verifica a causa del trasferimento di calore, si formano correnti di materia che si spostano da un luogo all'altro. Pertanto, è anche considerato un processo di trasferimento di massa.
Correnti di convezione che si verificano da naturalmente sono anche chiamati convezione libera. Se, ad esempio, questa convezione avviene all'interno di un apparecchio come un ventilatore o una pompa, si parla di convezione forzata.
Perché si formano correnti di convezione
Questo tipo di fenomeno si verifica a causa di una differenza di temperatura che fa muovere le particelle creando una corrente. Questa corrente può verificarsi anche quando c'è una differenza di densità. Normalmente il flusso va nella direzione da dove c'è una maggiore temperatura o densità a dove c'è meno temperatura e densità. Queste correnti di convezione si verificano anche nell'aria. I flussi di pressione atmosferica soffiano nella direzione da dove c'è più densità a dove c'è meno. In caso di temporali, una zona di bassa pressione sarà l'obiettivo della direzione del vento.
Questo è ciò che rende una zona di bassa pressione un luogo dove ci sono piogge e persino tempeste. Quando una corrente trasferisce il calore dalla zona ad alta energia a quella a bassa energia, si verifica questa convezione. Nei gas e nella sabbia plasmatica e temperatura centrale questo porta anche a regioni di densità più alta e più bassa, dove gli atomi e le molecole si muovono per riempire le aree più vuote. Si può dire in modo sintetico che i fluidi caldi salgono mentre quelli freddi affondano continuamente.
Ciò avverrà naturalmente a meno che non vi sia una fonte di energia, come la luce solare o una fonte di calore, che cambia la direzione di queste correnti. Le correnti di convezione si verificano fino a quando le temperature e le densità sono uniformi. Che le temperature e le densità fossero completamente uniformi tra gli strati della Terra è più complicato. Ciò è dovuto al fatto che la crosta continentale è in continua creazione e distruzione, quindi, è la sesta che incorpora continuamente materiali di diversa temperatura e densità al mantello terrestre. Per non parlare delle temperature all'interno del nucleo interno.
I materiali nel nucleo interno del nostro pianeta sono solidi a causa della forte pressione che esiste al centro. Il nucleo esterno, invece, ha materiali fluidi perché, sebbene le temperature siano molto elevate, non c'è una pressione così potente.
A causa di questa continua introduzione di materiali e una differenza di temperatura e densità così elevata, ci sono le cosiddette correnti di convezione del mantello e sono la causa del movimento Placche tettoniche.
Qualche esempio
Per poter mettere alcuni esempi che rendano tutto questo molto più chiaro, descriveremo quanto segue: molti scienziati analizzano le forze che agiscono su un fluido per poterle classificare e comprendere la convezione. Queste forze possono includere gravità, tensione superficiale, campi elettromagnetici, vibrazioni, differenze di concentrazione e la formazione di legami tra le molecole. Queste correnti di convezione possono essere modellate e descritte utilizzando diverse equazioni di trasporto scalare.
Un esempio di corrente di convezione può essere quella prodotta dall'ebollizione dell'acqua in una pentola. Non appena vengono aggiunti alcuni piselli o un pezzo di carta per tracciare il flusso di corrente, puoi vedere come la fonte di calore nella parte interna del buco riscalda l'acqua e le dà energia, facendo muovere le molecole più velocemente. . Quando il materiale viene introdotto a bassa temperatura influisce anche sulla densità dell'acqua. Man mano che l'acqua si sposta verso la superficie lascia una certa energia che fuoriesce sotto forma di vapore. L'evaporazione raffredda la superficie a sufficienza perché alcune molecole ricadano sul fondo della pentola.
Un altro esempio di corrente di convezione di aria calda è quello che si verifica in una casa quando l'aria sale attraverso il tetto o la soffitta di una casa. Questo perché l'aria calda è meno densa dell'aria fredda, quindi tende a salire. Come abbiamo accennato prima, possiamo vederlo anche con il vento. La luce solare e le radiazioni riscaldano l'aria nell'atmosfera stabilire una differenza di temperatura che fa muovere l'aria. Maggiore è la differenza di temperatura tra una zona e l'altra, maggiore è il regime del vento. Questo perché più aria si sposterà dalla zona di pressione più alta a quella di pressione più bassa.
Spero che con questi esempi sia diventato molto più chiaro cosa sono le correnti di convezione.