Comprendere i diversi meccanismi di trasferimento del calore è importante per gli studenti di fisica, meteorologia e geografia. Per la maggior parte, le differenze sono facili da capire. Tuttavia, un punto comune di confusione è la distinzione tra convezione e avvezione.
Dopo aver letto le definizioni di entrambi, è molto allettante pensare ai due come uno e lo stesso fenomeno, ma in realtà, avvezione è un componente del più ampio e totalizzante processo di convezione. Comprendere questa distinzione è fondamentale se si desidera descrivere entrambi i processi.
Che cos'è la convezione?
La convezione è un processo a più stadi che spesso determina il movimento ciclico di un fluido in risposta al riscaldamento. Immagina l'acqua in una padella che è sul fuoco: quando il fondo della padella si riscalda, questo calore viene trasferito (per conduzione) all'acqua sul fondo della padella.
L'acqua quindi si riscalda, facendo vibrare maggiormente le sue molecole e riducendo la densità complessiva di questa parte dell'acqua a causa dell'aumento del movimento delle molecole. La riduzione della densità fa sì che la parte più calda dell'acqua salga, venendo sostituita da acqua più fredda e più densa proveniente dalla parte superiore della padella.
Quando l'acqua più calda sale, perde parte della sua energia aggiuntiva (trasferita ad altre parti dell'acqua e persa a causa del movimento), facendola raffreddare e diventare più densa.
Allo stesso tempo, l'acqua più fresca che l'ha sostituita sul fondo della padella ora si è riscaldata, è diventata meno densa e ha iniziato a salire. Il processo ricomincia da capo, risultando in correnti di convezione per tutta la padella. Questo stesso processo si verifica anche nell'atmosfera, nell'aria vicino a un riscaldatore e in molti altri luoghi dove c'è una fonte di calore distinta.
Cos'è l'Avvezione?
L'avvezione è un processo più specifico, definito come il trasporto di qualcosa (come temperatura, umidità o una sostanza) da un luogo a un altro mediante il movimento di massa di un fluido, generalmente in senso orizzontale.
La parte fondamentale di questa definizione è che si tratta esclusivamente del trasporto di un materiale o di una quantità da parte del moto di un fluido, e quindi la definizione di geografia di avvezione dipende fortemente dalle correnti del vento o dall'oceano correnti.
Una corrente oceanica calda, ad esempio, sposta l'acqua a temperatura più elevata da un luogo all'altro perché viene trasportata insieme al movimento di massa del corpo idrico. In modo simile, il movimento dei corpi di aria calda e fredda (cioè fronti caldi e freddi) in meteorologia è un esempio di avvezione.
Convezione vs. Avvezione
La fonte della confusione tra convezione e avvezione dovrebbe ora essere chiara. In entrambi i processi, il calore può essere trasferito da un luogo all'altro tramite il movimento di un fluido, quindi in un certo senso c'è una grande sovrapposizione tra i processi. Il fattore chiave, però, è quella convezione contiene avvezione ma include anche il trasferimento conduttivo o diffusivo, mentre l'avvezione si riferisce puramente al trasferimento della quantità attraverso il movimento del fluido.
Puoi pensare alla convezione rispetto all'avvezione in modo più dettagliato per capire la differenza. All'inizio, il calore viene trasferito al fluido, e questo fa muovere le molecole al suo interno in direzioni casuali, diffondendo calore attraverso la diffusione.
Allora come diffusione continua, e la densità della porzione di fluido diminuisce, si ha un trasferimento avettivo di energia interna in un'altra posizione nel fluido, dopo di che vi è diffusione in altre parti del liquido.
In breve, l'avvezione dipende specificamente dalle correnti all'interno di un fluido, mentre la convezione è un processo più ampio che contiene anche il trasferimento di calore diffusivo. In quanto tale, l'avvezione può esistere solo nei gas e nei liquidi e non è possibile in un solido.