Correntes de convecção na ciência

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Correntes de convecção na ciência, o que são e 
como funcionam 
As correntes de convecção são fluidos em movimento porque há uma diferença de temperatura 
ou densidade dentro do material. Como as partículas dentro de um sólido são fixadas no lugar, 
as correntes de convecção são vistas apenas em gases e líquidos. Uma diferença de temperatura 
leva a uma transferência de energia de uma área de maior energia para outra de menor energia. 
A convecção é um processo de transferência de calor . Quando correntes são produzidas, a 
matéria é movida de um local para outro. Portanto, este também é um processo de 
transferência em massa. 
A convecção que ocorre naturalmente é chamada de convecção natural ou convecção livre . Se 
um fluido é circulado usando um ventilador ou uma bomba, é chamado de convecção forçada . 
A célula formada por correntes de convecção é chamada de célula de convecção ou célula de 
Bénard . 
 
Por que eles se formam 
Uma diferença de temperatura faz com que as partículas se movam, criando uma corrente. Em 
gases e plasma, uma diferença de temperatura também leva a regiões de maior e menor 
densidade, onde átomos e moléculas se movem para preencher áreas de baixa pressão. 
Em suma, os líquidos quentes sobem enquanto os frios afundam. A menos que uma fonte de 
energia esteja presente (por exemplo, luz solar, calor), as correntes de convecção continuam 
apenas até que uma temperatura uniforme seja atingida. 
 
 
Os cientistas analisam as forças que atuam em um fluido para categorizar e compreender a 
convecção. Essas forças podem incluir: 
• Gravidade 
• Tensão superficial 
• Diferenças de concentração 
• Campos eletromagnéticos 
• Vibrações 
• Formação de ligações entre moléculas 
As correntes de convecção podem ser modeladas e descritas usando equações de convecção- 
difusão , que são equações de transporte escalar. 
 
Exemplos de correntes de convecção e escala de energia 
Você pode observar correntes de convecção na água fervendo em uma panela. Basta adicionar 
algumas ervilhas ou pedaços de papel para rastrear o fluxo atual. A fonte de calor no fundo da 
panela aquece a água, dando-lhe mais energia e fazendo com que as moléculas se movam mais 
rápido. A mudança de temperatura também afeta a densidade da água. Conforme a água sobe 
em direção à superfície, parte dela tem energia suficiente para escapar como vapor. A 
evaporação resfria a superfície o suficiente para fazer algumas moléculas afundarem de volta ao 
fundo da panela. 
Um exemplo simples de correntes de convecção é o ar quente subindo em direção ao teto ou 
sótão de uma casa. O ar quente é menos denso que o ar frio, então ele sobe. 
O vento é um exemplo de corrente de convecção. A luz solar ou a luz refletida irradiam calor, 
estabelecendo uma diferença de temperatura que faz com que o ar se mova. As áreas 
sombreadas ou úmidas são mais frias ou capazes de absorver calor, aumentando o efeito. As 
correntes de convecção são parte do que impulsiona a circulação global da atmosfera da Terra. 
A combustão gera correntes de convecção. A exceção é que a combustão em um ambiente de 
gravidade zero carece de flutuabilidade, então os gases quentes não sobem naturalmente, 
permitindo que o oxigênio fresco alimente a chama. A convecção mínima em zero-g faz com que 
muitas chamas se sufoquem em seus próprios produtos de combustão. 
A circulação atmosférica e oceânica são os movimentos em grande escala do ar e da água (a 
hidrosfera), respectivamente. Os dois processos funcionam em conjunto um com o outro. As 
correntes de convecção no ar e no mar conduzem ao clima . 
O magma no manto da Terra se move em correntes de convecção. O núcleo quente aquece o 
material acima dele, fazendo-o subir em direção à crosta, onde esfria. O calor vem da intensa 
pressão sobre a rocha, combinada com a energia liberada pela decadência radioativa natural 
dos elementos. O magma não pode continuar a subir, então ele se move horizontalmente e 
afunda novamente. 
 
 
O efeito pilha ou efeito chaminé descreve correntes de convecção movendo gases através de 
chaminés ou condutos. A flutuabilidade do ar dentro e fora de um edifício é sempre diferente 
devido às diferenças de temperatura e umidade. Aumentar a altura de um edifício ou pilha 
aumenta a magnitude do efeito. Este é o princípio no qual as torres de resfriamento são 
baseadas. 
As correntes de convecção são evidentes ao sol. Os grânulos vistos na fotosfera do sol são o 
topo das células de convecção. No caso do Sol e de outras estrelas, o fluido é plasma, e não um 
líquido ou gás.