A corrente de convecção é o movimento de massas fluidas que trocam suas posições devido a diferença de temperatura (ar frio e ar quente). Dessa forma, ela ocorre somente em fluidos, como vapor, gases e líquidos, não ocorrendo em sólidos e nem no vácuo, neste último porque não há matéria para o transporte.
O ar quente é caracterizado por moléculas que se movimentam de forma mais intensa, provocando uma separação maior entre elas, logo um maior volume e uma densidade menor. Já no ar frio, as moléculas não se movimentam tanto, ficando mais aglomeradas, fazendo com que o volume ocupado seja menor e a densidade maior.
Concluímos, do raciocínio acima, que a massa de ar quente é mais leve que a massa de ar frio, pelo fato da primeira ser menos densa que a segunda. Este fato resulta no fenômeno de trocas de posição da convecção, em que massas de ar quente tendem a subir e as de ar frio tendem a descer, por esta última pesar mais. Observe que não há passagem de energia de um corpo para o outro, apenas a troca de posição.
Alguns exemplos de convecção podem ser vistos no cotidiano. Uma água fervente, cujo fluido quente do fundo do recipiente sobe e o fluido frio desce, sendo aquecido pela chama também, que está mais próxima agora. O ar condicionado, que sempre é instalado na parte superior de uma sala, a fim de que o ar fique frio na parte superior tenha que descer e resfriar o resto da sala, enquanto o ar quente que sobe e é resfriado pelo aparelho. O mesmo com o aquecedor, mas sendo instalado na parte inferior, para que o ar quente mais leve suba e o frio na parte superior desça, sendo aquecido pelo aparelho. Veja a figura 1 a seguir:
Nas geladeiras notamos o efeito também. Com prateleiras feitas em grades para que haja a passagem de ar, facilitando a convecção, ainda observamos que o congelador fica na parte superior, forçando o ar quente na parte inferior a subir, pois o ar frio desce.
A convecção pode ocorrer de forma natural ou forçada.
Na forma forçada são utilizadas bombas, ventiladores, entre outros, como nos exemplos do ar condicionado, geladeira, aquecedor, citados acima.
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Correntes de convecção criadas na água de uma chaleira no fogão. Ilustração: Fouad A. Saad / Shutterstock.com
No caso natural, basta os fenômenos naturais para que ocorra. Temos o exemplo da brisa do mar: a areia, com um calor específico menor que o da água, permite que ela fique quente mais rapidamente que a água durante o dia, e que também resfrie de forma mais rápida durante a noite. Isso resulta em uma brisa que vem do mar para a areia durante o dia, pois o ar quente da areia sobe, dando lugar a brisa do mar. E durante a noite, uma brisa que vai da areia para o mar, pois a areia resfriou mais rapidamente, e esta massa de ar frio precisa ocupar o lugar da massa de ar quente que sobe do mar.
Quanto ao meio ambiente, a convecção também tem papel importante. Nas grande metrópoles, os gases poluentes provenientes de fábricas, automóveis, entre outros poluidores, são lançados a altas temperaturas e tendem a subir, se espalhando na atmosfera. Contudo, em dias frios, a superfície terrestre está mais fria e estes gases tendem a resfriar também, permanecendo na superfície por serem mais densos que o ar atmosférico. Este fenômeno chama-se inversão térmica e traz sérios problemas respiratórios à população. Ventos e chuvas são essenciais para que este fenômeno se dissipe.
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/termodinamica/corrente-de-conveccao/