Didattica Meteo IV Lezione: La convenzione

La convezione è il meccanismo di trasferimento di energia termica che si verifica tra una superficie solida ed un fluido (liquido o gas) a temperature diverse posti in contatto tra loro. Tale meccanismo di trasferimento dell’energia termica implica gli effetti combinati di conduzione termica a livello molecolare e di trasporto di materia, il che agevola il trasferimento di energia da una zona ad un’altra.
Si consideri per esempio un termosifone posto in un ambiente. Essendo il termosifone esposto all’aria più fredda la temperatura delle particelle d’aria adiacenti ad esso aumenterà per effetto della conduzione termica del calore dalla superficie del termosifone all’aria.

La temperatura dell’aria a contatto con il termosifone è maggiore di quella dell’aria circostante, pertanto la densità sarà minore. In presenza di un campo gravitazionale quest’aria sarà più leggera e quindi salirà verso l’alto, liberando spazio che sarà occupato da aria circostante più fredda: in questo modo si innesca una circolazione d’aria che porta continuamente aria fredda a contatto con il termosifone. Il processo di raffreddamento risulta quindi più efficiente rispetto al caso in cui lo scambio termico avviene solo per conduzione.

La trasmissione del calore per convezione si distingue in convezione libera o naturale e convezione forzata a seconda della causa che determina il moto del fluido circostante.
Si parla di convezione naturale o libera quando, come nell’esempio suddetto, i gradienti di temperatura presenti nella massa di fluido determinano gradienti di densità che in presenza di un campo gravitazionale provocano il moto del fluido stesso; altri esempi di convezione naturale sono i moti dell’acqua in una pentola posta su un fornello, i moti dell’aria in prossimità di una strada asfaltata assolata o, come nell’esempio considerato, di un termosifone.

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