5.2 Convección
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Observa la figura de la derecha. Habrás notado que cuando hay fuego, el aire caliente y los humos se mueven hacia arriba. La razón es la siguiente: cuando el aire se calienta, se dilata, es decir, aumenta de volumen. Esto hace que el aire caliente sea menos denso que el aire frío que le rodea. Como consecuencia, el aire caliente sube por encima del aire frío y asciende, mientras que el aire frío, que es más denso, ocupa el lugar más bajo.
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Algo parecido sucede cuando calentamos agua en una cazuela. La llama o la placa eléctrica calienta la parte inferior de la cazuela y al agua que está en contacto con el fondo. Esto hace que el agua caliente del fondo se dilate y que tenga algo menos de densidad que el resto del agua. Como consecuencia, el agua caliente sube hacia arriba y el agua fría, más densa, ocupa el lugar más bajo.
El aire y el agua son malos conductores del calor, pero pueden transferir calor de un lugar a otro moviendo sus partículas menos densas hacia arriba. Este proceso se denomina convección.
Las corrientes de aire y de agua que se producen en este proceso se denominan corrientes de convección. Fíjate en el simulador para ver cómo se produce el proceso.
AV - Reflexión
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Radiadores
La propagación del calor por convección es una buena manera de calentar nuestras casas. Un esquema sencillo de cómo actúa un radiador lo tienes en la imagen de la derecha.
¿Por qué aconsejan poner los radiadores debajo de las ventanas? ¿Están así colocados en tu casa?
Sugiere la razón por la que la pared que hay por encima de los radiadores siempre termina sucia.
Actividad de Lectura
Colorantes en el agua
Añade agua a temperatura ambiente a un cristalizador.
Dispones de dos pequeños frascos con agua coloreada. Uno de ellos, con colorante rojo a 60 ºC, y el otro con colorante azul a 5 ºC. Coloca los dos frascos en el fondo del cristalizador.
a) ¿Qué observas?
b) ¿Cómo se mueven en el agua las corrientes de convección?
Actividad
Convección y estados físicos
La propagación del calor por convección sólo se realiza a través de fluidos: cualquier gas o líquido como el aire o el agua.
Actividad de Lectura
Convección en líquidos y en gases
Ahora vas a ver dos casos de transmisión del calor por convección, en el caso de un líquido y en el de un gas.
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Lámpara de lava
a) ¿Qué observas al calentar el líquido que contiene la "lámpara de lava"?
b) ¿Cómo se mueven en el agua las corrientes de convección?
Molinillo
de convección
En el caso de aire que calienta la vela, ¿qué camino sigue el aire caliente? ¿Qué efectos provoca en el molinillo?
Convección y clima
La propagación del calor por convección no sólo es responsable del calentamiento de los hogares o la causa de que el agua caliente ascienda al calentar una cazuela. También produce muchos fenómenos atmosféricos que condicionan el clima, hace que las aves asciendan en su vuelo o que un globo o un parapente puedan volar.
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El aire en la atmósfera es el fluido que se mueve. La radiación del sol incide en el terreno, calentando las rocas. Cuando la temperatura del suelo sube, calienta el aire de las zonas bajas de la atmósfera, que comienza a ascender, formando una burbuja de aire que está más cálido que el resto de aire cercano. Esta burbuja de aire asciende por la atmósfera.
Como la masa del aire cálido sube, el aire cercano que está menos cálido y más denso ocupa el vacío dejado por el aire ascendente. Este proceso es el fundamento del viento.
Estos movimientos de masas de aire caliente son los responsables de la formación de las pequeñas nubes o de las grandes borrascas que en la troposfera cubren grandes secciones de Tierra. Las corrientes de convección son responsables de los procesos meteorológicos que tienen lugar en la Tierra.
Objetivos
El vuelo del ala delta
Imagina que vuelas en un ala delta. Las corrientes de convección térmicas son muy importantes porque sirven para ganar altura al colocarse el ala delta en la zona de ascensión y para bajar si está en la zona de descenso.
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Los pájaros también aprovechan las térmicas para subir sin gastar energía, ascendiendo por la parte sur de las montañas, que está más soleada y a mayor temperatura.