La convezione è un
processo di trasporto di energia che avviene mediante l’azione combinata della
conduzione, dell’accumulo di energia e del mescolamento. Si tratta del più
importante meccanismo di scambio di energia tra una superficie solida ed un
liquido o un gas (in generale, quindi, un fluido). La trasmissione di energia
per convezione da una superficie, la cui temperatura sia superiore a quella del
fluido (liquido o gas) circostante, avviene in diversi stadi:
• dapprima il
calore passa per conduzione dalla superficie alle particelle di fluido adiacenti,
in modo tale che l’energia così trasmessa faccia aumentare l’energia interna e
la temperatura delle particelle;
• tali particelle vanno poi a muoversi verso
una regione del fluido a temperatura minore e si mescolano con esso cedendo
parte della propria energia ad altre particele.
Deduciamo dunque che la
convezione consta sia di un flusso di energia sia di un flusso di materia:
l’energia è cioè effettivamente immagazzinata nelle particelle ed è trasportata
dal loro moto. Questo meccanismo non dipende solo da una differenza di
temperatura ed è per questo che, come già osservato, non è strettamente
conforme alla definizione di trasmissione del calore. Tuttavia, l’effettiva
conseguenza è sempre un trasporto di energia che, avvenendo secondo la direzione
del gradiente di temperatura, è comunque classificato come un meccanismo di
scambio termico, detto appunto trasmissione del calore per convezione.
E’
possibile classificare due tipi di processi di trasmissione di calore per
convezione, in base alla causa che determina il moto di particelle:
• si parla
di convezione libera (o anche naturale) quando il moto dipende unicamente da
differenze di densità dovute a gradienti di temperatura;
• si parla invece di
convezione forzata quando il moto è indotto da qualche agente esterno (come una
pompa o un ventilatore).
Sottolineiamo infine che l’efficacia dello scambio
termico per convezione dipende, in gran parte, dal moto del fluido a contatto
con la superficie.
 |
| La convezione consta sia di un flusso di energia sia di un flusso di materia |
Ecco un semplice esperimento che illustra i moti convettivi:
Nessun commento:
Posta un commento