O celulă de convecție este un sistem în care un fluid este încălzit, își pierde densitatea și este forțat într-o regiune cu densitate mai mare. Ciclul se repetă și se formează un model de mișcare. Celulele de convecție din atmosfera Pământului sunt responsabile de suflarea vântului și pot fi găsite într-o varietate de alte fenomene naturale și provocate de om.
Bazele convecției
Convecția, alături de conducere și radiații, este una dintre cele trei metode de transfer de căldură. Convecția are loc prin mișcarea efectivă a materiei. Aceasta înseamnă că convecția poate avea loc numai în gaze, lichide și plasmă - nu în materie solidă. Un bun exemplu de convecție este într-un balon cu aer cald. Pe măsură ce aerul din balon este încălzit, moleculele din care este compus se răspândesc. Acest lucru duce la o creștere a volumului aerului, ceea ce duce la o scădere a densității. Materia densă se mută în materie mai puțin densă ori de câte ori are o șansă. Aerul cald din balon este împins în sus de aerul mai rece al atmosferei înconjurătoare, luând balonul cu el.
Convecție naturală și forțată
Convecția naturală are loc atunci când mișcarea se datorează în totalitate diferențelor de densitate dintre materia caldă și cea rece. Convecția forțată se întâmplă atunci când o altă forță, cum ar fi un ventilator sau o pompă, contribuie la mișcare.
Celule de convecție
Este necesară o sursă de căldură pentru formarea unei celule de convecție. Fluidul este încălzit de sursa de căldură și este împins departe. Lichidul începe apoi să piardă căldură și, inevitabil, se răcește. Această materie mai rece și mai densă este forțată înapoi spre sursa de căldură inițială de fluxul de materie nou încălzită. Se formează un sistem de mișcare, numit celulă de convecție. Fluidul va continua să se miște atât timp cât sursa de căldură este prezentă.
Celule de convecție în atmosferă
Celulele de convecție apar în atmosfera Pământului atât la scară mică, cât și la scară mare. O briză de mare, de exemplu, poate fi rezultatul unei celule de convecție. Apa reține căldura mai bine decât pământul. Aceasta înseamnă că atunci când răsare soarele, aerul de pe uscat se încălzește mai repede decât aerul de deasupra apei. O suprafață cu densitate redusă se formează deasupra terenului. Aerul cu densitate mai mare din apă caută să-l înlocuiască, creând o briză oceanică. Noaptea se întâmplă același lucru, dar invers. La o scară mai mare, aerul este încălzit de temperaturi mai ridicate la ecuator, crește și se răspândește spre nord și sud către poli, unde este răcit.
Alte celule de convecție
Celulele de convecție sunt responsabile pentru creșterea și scufundarea macaroanelor într-o oală cu apă clocotită. Una dintre forțele care contribuie la erupția lavei dintr-un vulcan este convecția. Celulele de convecție pot fi găsite chiar pe soare.
