Qu'est-ce que la convection?

La convection est grosso modo le mouvement de toute molécule dans tout état fluide, y compris les liquides et les gaz. C'est la principale forme de transfert de chaleur et de masse sur Terre et on peut la trouver dans de nombreux systèmes à travers le monde. Beaucoup de gens le connaissent en chauffant leur nourriture ou leur maison et jouent également un rôle essentiel dans la création des conditions météorologiques de la planète.

Il existe deux principaux types de convection: forcée et naturelle. La convection forcée se produit lorsque le fluide transmettant la chaleur se déplace seul, par exemple lorsque l'air est poussé par un ventilateur. Dans ce cas, la chaleur est distribuée par le mouvement de l'air de fluide, mais elle ne provoque pas réellement le mouvement. Parfois, la convection forcée sera également appelée advection de chaleur.

La convection naturelle se produit lorsque le fluide transmettant la chaleur est inspiré par la chaleur elle-même. Cela se produit à la fois parce que le fluide se dilate pendant qu'il se réchauffe, comme dans le cas des gaz, et aussi parce que la flottabilité provoque la montée du fluide plus chaud. Cette forme est aussi parfois appelée convection libre. Les deux types, forcé et naturel, se produisent souvent en même temps, où la chaleur provoque un léger mouvement du fluide, mais aussi sous l'effet d'une autre force. Dans ce cas, on parle de convection mixte.

La convection forcée peut être observée dans de nombreux endroits du monde, tant dans les objets fabriqués par l'homme que dans le monde naturel. Par exemple, un four à convection force l'air chauffé à circuler dans le four à l'aide d'un ventilateur. Bien que l'air puisse se déplacer quelque peu par lui-même, la force permet un décaissement uniforme de la chaleur. Dans le corps humain, le système circulatoire est un autre excellent exemple de convection forcée. Le sang, parmi ses nombreuses autres utilisations, agit à la fois comme agent chauffant et agent de refroidissement pour le corps, et est forcé à travers le système circulatoire.

La convection naturelle est plus facile à observer en plaçant quelque chose au-dessus d’une source de chaleur non ventilée, comme un radiateur. Comme l'air directement au-dessus de l'appareil est chauffé, il monte car il est plus flottant que l'air froid qui l'entoure. Si vous placez un morceau de papier de soie au-dessus de l'appareil de chauffage, vous remarquerez qu'il est entraîné par le mouvement naturel de l'air. De même, dans un liquide, vous pouvez voir le même effet au travail en chauffant un liquide coloré et en le plaçant dans un liquide plus froid d'une couleur différente. Le liquide chaud va monter.

La convection joue un rôle essentiel dans la création des courants océaniques et contribue ainsi à la régulation des conditions météorologiques dans le monde entier grâce à un système de convection massif. Des courants d'eau chaude, chauffés par le soleil, se dirigent de l'équateur vers les pôles et, lorsqu'ils se déplacent, ils refroidissent régulièrement, ce qui les aide à couler. Une fois là-bas, ils remontent et recommencent à se déplacer, formant une bande transporteuse gigantesque qui, dans certains cas, peut durer plus de 1 600 ans.

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