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Convezione

Convezione del calore

La convezione costituisce uno dei meccanismi essenziali di scambio di calore fra due sistemi a temperature diverse posti in contatto tra loro (per gli altri meccanismi si veda: trasmissione del calore).

Essa presuppone che almeno uno dei sistemi sia un fluido in movimento; è caratterizzata dal fatto che la propagazione del calore è accompagnata da trasporto di materia.

Il fenomeno si origina nei fluidi in cui la parte di fluido posta a contatto con la fonte di calore varia la propria densità e quindi tende a salire spingendo così la restante parte di fluido più fredda verso il basso: si hanno così origine le correnti convettive.

Convezione e correnti convettive

Tipici esempi di correnti convettive sono i flussi di magma all’interno della crosta terrestre che sono la causa della formazione degli oceani (dove le correnti tendono ad allontanare le placche continentali) o delle catene montuose (dove i flussi si scontrano).

Le rocce fuse e tutto il materiale a contatto col nucleo terrestre (che rappresenta la fonte di calore ed energia) - presenti all’interno della Terra - creano le correnti secondo le leggi della convezione.

convezione magma

Altri esempi più semplici sono l’acqua in una pentola che viene riscaldata, oppure l’aria calda che sale verso il soffitto in una stanza provvista di termosifoni, il sistema dei venti ecc.

convezione acqua

Convezione dell'acqua riscaldata in una pentola.

Esercizio

Calcolare la potenza termica scambiata tra una finestra di vetro e l’esterno sapendo che la temperatura intera è di 20°C mentre la temperatura esterna è -5°C e la superficie della finestra è di 0,60 m2.

Si sappia che la conducibilità termica del vetro è pari a λe  = 23,26 W/(m∙K).

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo della potenza termica.

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