O que são correntes de convecção?
Você já se perguntou por que é muito mais quente acima de uma fogueira do que ao lado dela? Ou, por que, quando você ferve uma panela de água, o líquido se move tão rapidamente? Ambas as coisas são devidas a correntes de convecção .
A convecção é um dos três principais tipos de transferência de calor, sendo os outros dois a condução e a radiação . Ao contrário dos outros dois, a convecção só pode acontecer em fluidos. Isso inclui líquidos e gases, porque as moléculas precisam estar livres para se mover.
A energia térmica pode ser transferida por convecção quando há uma diferença significativa de temperatura entre duas partes de um fluido. Quando existe essa diferença de temperatura, os fluidos quentes sobem e os frios afundam e, então , correntes ou movimentos são criados no fluido. Mas por que isso acontece? Vejamos um exemplo de convecção em ação para obter um melhor entendimento.
Exemplo: Sopa para o Almoço
Imagine que é hora do almoço e você está com fome. Você decide esquentar um pouco de sopa no fogão. À medida que a temperatura da sopa aumenta, você está dando às moléculas da sopa mais movimento, ou energia cinética. Essa energia extra de movimento fará com que as moléculas se espalhem ainda mais. Por causa disso, os líquidos mais quentes são menos densos do que os mais frios. A sopa perto do fundo da panela é a mais quente, porque fica mais perto do fogão. Isso significa que a sopa é menos densa no fundo.
Agora, vamos pensar sobre o que acontece quando você coloca uma rolha na água. A cortiça é menos densa que a água, por isso surge à superfície. O mesmo acontece com a sopa. A sopa mais quente e menos densa no fundo se eleva acima da sopa mais fria e mais densa. À medida que a sopa sobe e se afasta do fogão, ela começa a esfriar e ficar mais densa. Em pouco tempo, a sopa fica densa o suficiente para afundar novamente – passando a sopa quente que sobe pelo caminho – e todo o processo se repete.
Esses movimentos na sopa são chamados de correntes de convecção e são a razão pela qual uma panela de água fervente se move tão rapidamente. A água é aquecida, torna-se menos densa e sobe, esfria, fica mais densa e afunda continuamente. Tudo porque o queimador cria uma diferença de temperatura entre o topo e o fundo da panela.
Exemplo: fogueiras
As correntes de convecção também são a razão de estar mais quente acima de uma fogueira do que ao lado dela – o calor aumenta! Se você colocar as mãos na frente de uma fogueira, haverá menos correntes de convecção aquecendo sua mão. Muito calor vem de um tipo diferente de transferência de calor – radiação. Mas quando você põe suas mãos sobre o topo de uma fogueira, há muitas correntes de convecção subindo em sua direção.
Conduzindo o clima
Se você já se sentou em uma praia de areia quente e de repente sentiu uma brisa agradável e refrescante, você tem que agradecer às correntes de convecção!
A convecção é uma grande parte do funcionamento dos sistemas climáticos da Terra. As frentes quentes, sendo menos densas, encontrarão as frentes mais frias e se elevarão acima delas. Se essas frentes quentes contiverem vapor de água suficiente, a água esfriará, condensará em um líquido e formará chuva.
Uma brisa na praia também corre devido à convecção. Em um dia quente, o ar acima da terra aquece mais rapidamente do que o ar acima do mar. Quando o ar acima da terra se aquece, ele se torna menos denso e aumenta, permitindo que o ar mais frio acima do mar entre e preencha o espaço vazio. É por isso que as brisas marítimas frias geralmente vêm do mar em direção à terra.
Magma e magnetismo
A parte mais quente da Terra é o centro, onde a pressão é maior. Por causa dessa diferença de temperatura, o magma líquido no manto terrestre também contém correntes de convecção, assim como uma panela de água fervente. Sem esses movimentos do magma, nem existiríamos!
O magma contém partículas carregadas e, quando essas partículas carregadas se movem, faz com que a Terra atue como um enorme ímã. É por isso que uma bússola aponta para o norte e como os navios navegam há milhares de anos. Mas, mais importante, o campo magnético da Terra empurra a perigosa radiação solar em direção aos pólos Norte e Sul, onde, em vez de nos matar, eles nos dão um lindo show de luzes que chamamos de Aurora Boreal, ou Aurora Boreal.
Resumo da lição
Vamos revisar. A convecção é apenas um dos três tipos de transferência de calor, mas é extremamente importante e explica muito do que vemos ao nosso redor todos os dias. A convecção só pode acontecer em fluidos. Isso inclui líquidos e gases, porque as moléculas precisam estar livres para se mover. As correntes de convecção podem ser encontradas na ebulição de um líquido, no calor de uma fogueira, no clima e até no magma da terra.
Notas rápidas
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- A convecção só pode acontecer com líquidos e gases, uma vez que suas moléculas são livres para se mover
- A convecção é um dos três tipos de transferência de calor
- As correntes de convecção ocorrem quando o calor é transferido entre dois fluidos com temperaturas significativamente diferentes
- Uma substância aquecida é menos densa do que uma substância fria, o que faz com que a substância quente suba e a substância fria a substitua
- As correntes de convecção são extremamente importantes para a Terra e estão presentes em nosso dia a dia
Resultados de Aprendizagem
Depois de terminar esta lição, você será capaz de:
- Explique o que é convecção e como as correntes de convecção são formadas
- Entenda como as correntes de convecção afetam a sopa e as fogueiras
- Lembre-se de como a convecção afeta o clima
- Descreva o papel das correntes de convecção e magnetismo na Aurora Boreal