Se hai mai afferrato il manico metallico del vaso che viene riscaldato sopra un fuoco da campo, hai sofferto il trasferimento di calore. Esistono quattro modi in cui il calore viene trasferito da un oggetto a un altro: conduzione, radiazione, convezione e avvezione. Il calore scorre quasi sempre dall'oggetto a temperatura più alta a quello inferiore, cambiando l'energia interna di entrambi gli oggetti nel processo. La differenza principale tra trasferimento di calore per convezione e avanza- zione è la direzione dello scambio.
Trasferimento di calore per convezione
Il trasferimento di calore per convezione comporta il trasferimento di calore attraverso il movimento delle particelle del mezzo. Questo mezzo deve essere un gas o un liquido, consentendo così il movimento. La convezione trasferisce sempre il calore nel piano verticale. Questo movimento è guidato da variazioni della densità del mezzo e, quindi, dell'assetto. Le particelle riscaldate si espandono, facendole diminuire di densità; queste particelle diventano più vivide delle particelle circostanti, facendole salire. Mentre si alzano, il loro calore viene trasferito in porzioni più fredde del terreno situato sopra di loro.
Esempi di convezione
Il trasferimento di calore per convezione avviene quando una pentola d'acqua viene riscaldata. Mentre le molecole d'acqua più vicine alla fonte di calore si riscaldano, si espandono. Questa espansione abbassa la loro densità e cominciano a salire; questo è ciò che fa bollire l'acqua in una pentola. L'atmosfera fornisce anche un esempio di trasferimento di calore per convezione. Quando un pacchetto di aria viene riscaldato dall'energia solare - trasferimento di calore per irraggiamento - il pacchetto di aria si espande, riducendo la sua densità. Ciò aumenta la sua galleggiabilità e lo fa salire nell'atmosfera. Questo produce un'atmosfera instabile con un flusso verticale di aria.
Trasferimento di calore di avanzamento
Il trasferimento di calore di avanzamento differisce dalla convezione in quanto il movimento del calore è confinato al piano orizzontale. Questo tipo di trasferimento di calore non è alimentato da variazioni di densità, ma richiede piuttosto una forza esterna, come il vento o le correnti, per spostare le particelle del mezzo. Mentre le particelle si muovono orizzontalmente in sistemi più caldi o più freddi, il calore viene trasferito.
Esempi di Advection
L'esempio principale di trasferimento del calore di avanzamento è il movimento di fronti meteorologici. Questi fronti rappresentano masse d'aria fredda o calda che vengono mosse orizzontalmente sulla superficie dai venti; poiché queste masse d'aria incontrano aria più calda o più fredda, il calore viene scambiato tra i sistemi. Le correnti oceaniche sono un altro esempio di trasferimento di calore di avanza- mento. Piuttosto che verticalmente, le correnti muovono l'acqua calda o fredda in direzioni orizzontali. Poiché queste acque interagiscono con le aree più calde o più fredde, il calore viene scambiato tra di loro.
Altri tipi di trasferimento di calore
I restanti tipi di trasferimento di calore sono la conduzione e la radiazione. La conduzione trasferisce il calore da un oggetto all'altro senza alcun movimento; la tettina viene trasferita dalla molecola alla molecola. Questo tipo di trasferimento di calore avviene solo nei solidi; la maniglia di una pentola calda è un esempio di conduzione. Il trasferimento di calore per irraggiamento comporta il trasferimento di calore da parte di onde elettromagnetiche di energia. Un esempio di radiazione è la luce del sole; quando queste onde colpiscono altre particelle, le fanno vibrare o riscaldare.
