Convectiestromen brengen warmte over van de ene plaats naar de andere door massale beweging van een vloeistof zoals water, lucht of gesmolten gesteente. De warmteoverdrachtsfunctie van convectiestromen drijft de zeestromingen, het atmosferische weer en de geologie van de aarde. Convectie verschilt van geleiding, dat is een overdracht van warmte tussen stoffen die in direct contact met elkaar zijn.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Convectiestromen zijn afhankelijk van de constante cyclische beweging van lucht, water en andere stoffen om warmte te verdelen. Wanneer verwarmde lucht stijgt, trekt deze bijvoorbeeld koelere lucht op zijn plaats - waar hij kan worden opgewarmd, kan stijgen en meer koele lucht kan aantrekken.

Hoe convectie werkt

convectiestromen vormen omdat een verwarmd fluïdum uitzet en minder dicht wordt. De minder dichte verwarmde vloeistof stijgt weg van de warmtebron. Naarmate het hoger wordt, trekt het koelere vloeistof naar beneden om het te vervangen. Deze vloeistof wordt op zijn beurt verwarmd, stijgt en trekt meer koelvloeistof naar beneden. Met deze cyclus wordt een cirkelvormige stroom tot stand gebracht die alleen stopt wanneer de warmte gelijkmatig door de vloeistof is verdeeld. Een hete radiator verwarmt bijvoorbeeld de lucht er direct omheen. De lucht stijgt naar het plafond en trekt koelere lucht van het plafond naar de te verwarmen radiator. Dit proces herhaalt zich totdat de lucht in de kamer gelijkmatig is verwarmd.

Oceaanconvectie

Convectie drijft de Golfstroom en andere stromingen die omslaan en de wateren in de oceanen van de wereld vermengen. Koud polair water wordt naar beneden getrokken van hogere breedtegraden en zinkt naar de bodem van de oceaan, naar beneden getrokken in de richting van de evenaar, als het lichter wordt, warmer water naar het oppervlak van de oceaan stijgt. Het warmere water wordt naar het noorden getrokken om het koude water dat naar het zuiden is getrokken te vervangen. Dit proces verdeelt warmte en oplosbare voedingsstoffen over de hele wereld.

Convectie in lucht

Convectie stimuleert de circulatie van lucht in de atmosfeer van de aarde. De zon verwarmt de lucht nabij de evenaar van de aarde, die minder dicht wordt en naar boven stijgt. Naarmate het stijgt, koelt het af en wordt het minder dicht dan de lucht eromheen, zich opnieuw uitspreidend en neerdalend naar de evenaar. Deze constant bewegende cellen van warme en koude lucht, bekend als Hadley Cells, drijven de continue circulatie van lucht naar het aardoppervlak dat we wind noemen. Atmosferische convectiestromen zijn ook wat wolken in de lucht houden.

Convectie in de aarde

Geologen geloven dat de gesmolten steen diep in de aarde circuleert door convectiestromen. Het gesteente bevindt zich in een semi-vloeibare toestand en moet zich gedragen als elk ander medium, dat oprijst uit de bodem van de mantel nadat het warmer en minder dicht geworden is van de hitte van de kern van de aarde. Als de steen warmte in de aardkorst verliest, wordt deze relatief koeler en dichter, en zakt hij terug naar de kern. Van deze constant circulerende cellen van heter en koeler gesmolten gesteente wordt gedacht dat ze het oppervlak helpen te verwarmen. Sommige geologen geloven dat convectiestromen binnen de aarde een bijdragende oorzaak zijn van vulkanen, aardbevingen en continentale drift.