Convecção é um processo físico referente a transferência de calor entre fluidos com distintas temperaturas no seu conteúdo. Esse processo se trata do movimento de um fluido, seja ele gasoso ou líquido, devido a diferenças de temperatura e também de densidade. Ele pode ser observado em diversas situações do cotidiano, como na movimentação do ar aquecido em uma sala ou no movimento das correntes oceânicas.
Transferência de calor e seus modos
Para compreender melhor o conceito de convecção, cabe entender alguns conceitos básicos relacionados à transferência de calor e à dinâmica dos fluidos. Um deles é a transferência de calor.
Essa transferência de calor é o processo de troca de energia térmica entre corpos que estão em diferentes temperaturas. Esse processo pode ocorrer de três formas distintas: condução, convecção e radiação.
A condução térmica ocorre quando há transferência de calor entre dois corpos que estão em contato físico. É o caso, por exemplo, de uma panela quente em contato com a mesa de cozinha. Nesse caso, a energia térmica se dissipa de forma progressiva até que os dois objetos alcancem uma temperatura de equilíbrio.
Já a radiação térmica, ocorre quando há emissão de ondas eletromagnéticas por um corpo, que são absorvidas por outro. Esse processo é o responsável por grande parte da energia solar que recebemos na Terra, por exemplo.
A convecção térmica, por sua vez, ocorre devido à movimentação de um fluido, que é induzida por diferenças de temperatura e densidade. É sobre esse processo que nos concentraremos nesse texto.
Dinâmica dos fluidos e os conceitos de densidade e viscosidade
Antes de entender melhor o processo de convecção, é necessário compreender alguns conceitos relacionados à dinâmica dos fluidos.
Chama-se dinâmica dos fluidos a ciência que estuda o comportamento dos fluidos em movimento. Os fluidos, por sua vez, são substâncias que se deformam continuamente quando submetidas a uma força externa, seja ela de cisalhamento (como no caso de um líquido sendo agitado) ou de compressão (como no caso de um gás sendo pressionado).
Dois conceitos também fundamentais na dinâmica dos fluidos são a densidade e a viscosidade.
A densidade de um fluido é a quantidade de massa que ele contém por unidade de volume. Já a viscosidade é a medida da resistência de um fluido ao seu próprio movimento. Em outras palavras, quanto maior a viscosidade de um fluido, mais difícil será para ele se movimentar.
Com esses conceitos em mente, é possível entender melhor o processo de convecção.
Convecção térmica
A convecção térmica se trata do processo de movimentação de um fluido devido a diferenças de temperatura e densidade. Ela é caracterizada como uma forma do calor se propagar que ocorre por meio dos gases e líquidos.
Quando um fluido é aquecido, ele se expande e, consequentemente, sua densidade diminui. Isso faz com que o fluido se torne menos denso e mais leve, o que pode induzir um movimento ascendente.
Por outro lado, quando um fluido é resfriado, sua densidade aumenta, tornando-o mais denso e mais pesado, o que pode induzir um movimento descendente.
Esse movimento ascendente ou descendente do fluido, devido a diferenças de temperatura e densidade, é o que chamamos de convecção.
Um exemplo clássico de convecção é o movimento do ar quente em uma sala aquecida por um radiador. Quando o ar próximo ao radiador é aquecido, ele se expande e se torna menos denso do que o ar frio da sala. Isso faz com que o ar quente suba e o ar frio desça, criando uma corrente de convecção que ajuda a espalhar o calor pela sala.
Esse mesmo processo de convecção pode ser observado nas correntes oceânicas, que são influenciadas pela diferença de temperatura e salinidade da água em diferentes regiões do oceano.
Quando a água quente e menos salina se move em direção aos polos, ela esfria e fica mais densa, afundando e criando uma corrente descendente. Já a água fria e mais salina das regiões polares se move em direção ao equador, onde se aquece e se torna menos densa, subindo e criando uma corrente ascendente.
Células ou correntes de convecção no manto da Terra
Mais um exemplo que é bastante interessante no que tange a convecção é o movimento das células de convecção no manto da Terra. O manto é uma camada rochosa que se estende do limite inferior da crosta terrestre até uma profundidade de cerca de 2.900 km.
O manto é composto principalmente de silicatos de ferro e magnésio, e é um material viscoso e quente, que flui lentamente em escalas geológicas.
Devido às diferenças de temperatura e densidade em distintas regiões do manto, as correntes de convecção se formam, movendo o material do manto em células circulares.
Essas células/correntes de convecção são responsáveis por movimentos tectônicos, como é o caso da deriva continental e da formação de cadeias de montanhas.
SOUSA, Priscila. (30 de Março de 2023). Convecção - O que é, conceito e definição. Conceito.de. https://conceito.de/conveccao