Di Lee Johnson | Aggiornato il 30 agosto 2022
La convezione è un processo a più fasi che produce un movimento ciclico del fluido quando un fluido viene riscaldato. Un classico esempio è l'acqua in una padella:il calore del bruciatore si dirige prima allo strato d'acqua inferiore. Le molecole d'acqua assorbono energia, vibrano più rapidamente e la loro densità diminuisce. L'acqua più calda e leggera sale quindi, mentre l'acqua più fredda e densa proveniente dall'alto affonda per sostituirla. Questo ciclo di galleggiamento crea una corrente di convezione che persiste finché la fonte di calore è attiva.
Durante la risalita, la particella più calda perde energia a favore del fluido circostante e dell'ambiente circostante, raffreddandosi leggermente prima di mescolarsi nuovamente con l'acqua più fredda. Il processo si ripete, stabilendo uno schema costante di movimento verso l'alto e verso il basso che trasporta in modo efficiente il calore attraverso il fluido. La convezione non è limitata all'acqua liquida; si verifica nell'atmosfera, nell'aria riscaldata vicino a un radiatore e in molti processi industriali.
L'avvezione è il trasporto di una proprietà (temperatura, umidità, concentrazione chimica) mediante il movimento di massa di un fluido, tipicamente in direzione orizzontale. A differenza della convezione, l’avvezione non comporta alcuna variazione della temperatura o della densità del fluido; trasporta semplicemente una proprietà da un luogo all'altro. Questo processo è governato dal campo di velocità del fluido:correnti del vento nell'atmosfera o correnti oceaniche nel mare.
Ad esempio, una corrente oceanica calda come la Corrente del Golfo trasporta acqua ad alta temperatura dai tropici verso latitudini più elevate. In meteorologia, anche il movimento di masse d'aria calda o fredda attraverso una regione è un'avvezione, che spesso porta alla formazione di fronti.
Mentre entrambi i meccanismi spostano il calore attraverso un fluido, la convezione è un fenomeno più ampio che include l’avvezione così come il trasferimento di calore conduttivo e diffusivo. La convezione inizia con il riscaldamento, che crea differenze di densità che guidano il movimento di galleggiamento. Il movimento risultante trasporta calore (avvezione) mentre conduzione e diffusione simultanee lo distribuiscono all'interno del fluido.
La sola avvezione è puramente il movimento di una proprietà dovuto al movimento della massa del fluido e non si basa sui gradienti di temperatura. Di conseguenza, l'avvezione può verificarsi solo nei fluidi (gas e liquidi) e non può avvenire nei solidi, dove il trasferimento di calore è dominato dalla conduzione.
In sintesi, l'avvezione è un sottoinsieme della convezione:è il trasporto del calore o di altre proprietà mediante il movimento del fluido, mentre la convezione comprende l'intero ciclo di riscaldamento, cambiamenti di densità, galleggiabilità e successivo trasporto.
