Comprender los diferentes mecanismos de transferencia de calor es importante para los estudiantes de física, meteorología y geografía. En su mayor parte, las diferencias son fáciles de entender. Sin embargo, un punto común de confusión es la distinción entre convección y advección.
Al leer por primera vez las definiciones de ambos, es muy tentador pensar en los dos como en el mismo fenómeno, pero en realidad, advección es un componente del proceso de convección más amplio y abarcador. Comprender esta distinción es crucial si desea describir ambos procesos.
¿Qué es la convección?
La convección es un proceso de múltiples etapas que a menudo resulta en el movimiento cíclico de un fluido en respuesta al calentamiento. Imagínese el agua en una olla que está sobre el fuego: a medida que el fondo de la olla se calienta, este calor se transfiere (por conducción) al agua en el fondo de la olla.
Luego, el agua se calienta, lo que hace que sus moléculas vibren más y la densidad general de esta parte del agua disminuya debido al aumento del movimiento de las moléculas. La reducción de la densidad hace que la parte más caliente del agua se eleve, siendo reemplazada por agua más fría y más densa de la parte superior de la olla.
A medida que aumenta el agua más caliente, pierde parte de su energía adicional (se transfiere a otras partes del agua y se pierde como resultado del movimiento), lo que hace que se enfríe y se vuelva más densa.
Al mismo tiempo, el agua más fría que lo reemplazó en el fondo de la olla ahora se ha calentado, se ha vuelto menos densa y ha comenzado a subir. El proceso comienza de nuevo, lo que resulta en corrientes de convección en toda la sartén. Este mismo proceso también ocurre en la atmósfera, en el aire cerca de un calentador y en muchos otros lugares donde hay una fuente distinta de calor.
¿Qué es la advección?
La advección es un proceso más específico, definido como el transporte de algo (como la temperatura, la humedad o una sustancia) de un lugar a otro mediante el movimiento masivo de un fluido, generalmente de forma horizontal.
La parte clave de esta definición es que se trata únicamente del transporte de un material o cantidad por movimiento de un fluido, por lo que la definición de geografía de advección depende en gran medida de las corrientes de viento o del océano corrientes.
Una corriente oceánica cálida, por ejemplo, mueve el agua a mayor temperatura de un lugar a otro porque es transportada junto con el movimiento general del cuerpo de agua. De manera similar, el movimiento de cuerpos de aire caliente y frío (es decir, frentes fríos y calientes) en meteorología es un ejemplo de advección.
Convección vs. Advección
La fuente de la confusión entre convección y advección ahora debería estar clara. En ambos procesos, el calor se puede transferir de un lugar a otro mediante el movimiento de un fluido, por lo que, en cierto sentido, existe una gran superposición entre los procesos. El factor clave, sin embargo, es que la convección contiene advección pero también incluye transferencia conductiva o difusiva, mientras que advección se refiere puramente a la transferencia de la cantidad a través del movimiento del fluido.
Puede pensar en convección versus advección con más detalle para comprender la diferencia. Al principio, el calor se transfiere al fluido y esto hace que las moléculas dentro de él se muevan en direcciones aleatorias, esparciendo el calor por difusión.
Entonces como el difusión continúa, y la densidad de la porción del fluido cae, hay una transferencia advectiva de energía interna a otra ubicación en el fluido, después de lo cual hay difusión a otras partes del líquido.
En resumen, la advección depende específicamente de las corrientes dentro de un fluido, mientras que la convección es un proceso más amplio que también contiene transferencia de calor por difusión. Como tal, la advección solo puede existir en gases y líquidos, y no es posible en un sólido.