La convección es un proceso natural en el que el calor se transfiere entre dos sustancias liquidas, entre dos sustancias gaseosas o un gas y un liquido, siempre y cuando se encuentren a diferentes temperaturas de temperatura.
Incluso, se puede llamar convección al proceso de transferencia de calor entre un gas y un sólido o entre un liquido y un solido a diferentes temperatura. Pero hay mucho más para saber sobre la convección y sobre ella vamos a hablar.
Transferencia de calor
Ya todos sabemos que la transferencia de calor ocurre cuando hay una diferencia de temperatura entre dos cuerpos que estén en contacto directo; es entonces cuando surge el flujo de calor del cuerpo de mayor al de menor temperatura.
Tanto los líquidos como los gases son considerados fluidos, y el movimiento molecular es el responsable de transferir el calor de manera natural. Su pobre conductividad térmica hace necesaria una transferencia de masa forzada para extraer calor o cederlo, ya sea enfriando o calentando sólidos o líquidos.
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Esto puede verse en las calderas, las cuales usan un intercambiador de calor que consiste en una tubería metálica donde en su interior circula agua y en el exterior gas a temperatura muy elevada. El gas muy caliente circula en una dirección cediendo calor por convección al tubo metálico, y este lo recibe por conducción. El tubo se calienta y cede calor por conducción al agua, que circula en otra dirección y recibe el calor por convección, calentándose hasta convertirse en vapor.
Ley de enfriamiento de Newton
Newton prestó un gran aporte al desarrollar la ecuación que rige el proceso de transferencia de calor por convección:
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Es una ecuación que se utiliza para regular el flujo de calor que se pierde en concepto de energía, como cuando un calefactor actúa en una habitación para reducir el frío del intenso invierno en los hogares de los lugares muy fríos. Pero también sirve para medir el flujo de calor en el caso de la caldera, ventiladores de acción forzada e inducida, y, en general, todos los tipos de transferencia de calor por convección.
- dQ/dt : es el flujo de calor que tiene lugar en la unidad de tiempo a través de la unidad de superficie debido a las diferencia de temperatura entre el interior de una vivienda y el medio exterior.
- K: coeficiente de conducción térmica de las propiedades de la pared de la vivienda, o, en el caso de la caldera, las paredes de la tubería.
- T1 y T2 : son las temperaturas dentro y fuera de la vivienda, o dentro y fuera de la tubería de la caldera respectivamente.
Convección de la atmósfera de la Tierra
La transferencia de calor por convección da origen a los vientos y corrientes de aire, pues en el día el Sol calienta el suelo, el cual cede parte de su energía al aire por conducción y este se calienta por convección. Al calentarse el aire, su densidad disminuye y se hace más liviano, subiendo.
El aire más frío baja, pues es más pesado debido a una densidad mayor que el aire caliente. Parte del aire caliente sube creando corrientes del mismo y otra se mueve horizontalmente creándose los vientos. El aire caliente que ha subido muy alto cede este calor por la noche, regulando la temperatura terrestre, y evitando el calentamiento global.
¿Has comprendido qué es la convección?