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O que é circulação atmosférica – correntes de convecção – definição

Um dos fenômenos de maior importância para o clima da Terra é a circulação atmosférica, que é o movimento do ar em larga escala. Engenharia Térmica

Correntes de Convecção – Circulação Atmosférica

Earth_Global_Circulation - Correntes de convecção
Fonte: nasa.gov Licença: Public Domain

Um dos fenômenos de maior importância para o clima da Terra é a circulação atmosférica , que é o movimento do ar em larga escala, e é um meio pelo qual a energia térmica (juntamente com a circulação do oceano) é distribuída na superfície da Terra. . A circulação atmosférica da Terra varia de ano para ano, mas a estrutura em larga escala de sua circulação permanece bastante constante.

A circulação atmosférica é uma conseqüência da iluminação da Terra pelo Sol e das leis da termodinâmica . A circulação atmosférica pode ser vista como um motor de calor acionado pela energia do Sol, e cuja energia afunda, em última análise, é a escuridão do espaço. Deste ponto de vista, também as turbinas eólicas são movidas pelo sol.

Criação de correntes de convecção

A criação de correntes de convecção  é baseada em três suposições físicas:

  • Presença de fonte de calor . A fonte de calor é necessária, porque  as correntes de convecção  são geradas por diferenças de densidade no fluido que ocorre devido a gradientes de temperatura. Na convecção natural, o fluido em torno de uma fonte de calor recebe calor e, por expansão térmica, torna-se menos denso e sobe. A expansão térmica do fluido desempenha um papel crucial. Em outras palavras, os componentes mais pesados ​​(mais densos) cairão, enquanto os componentes mais leves (menos densos) subirão, levando ao movimento de fluidos a granel.
  • Presença de aceleração adequada. A convecção natural só pode ocorrer em um campo gravitacional ou na presença de outra aceleração adequada, como aceleração, força centrífuga e força de Coriolis. A convecção natural essencialmente não opera na órbita da Terra. Por exemplo, na Estação Espacial Internacional em órbita, são necessários outros mecanismos de transferência de calor para impedir o superaquecimento dos componentes eletrônicos.
  • Geometria adequada . A presença e magnitude da convecção natural também dependem da geometria do problema. A presença de um gradiente de densidade de fluido em um campo gravitacional não garante a existência de correntes de convecção naturais. Esse problema é ilustrado na figura a seguir, onde um fluido é fechado por duas grandes placas horizontais de temperatura diferente (T superior  ≠ T inferior ).
    • No  caso A,  a temperatura da placa inferior é superior à temperatura da placa superior. Nesse caso, a densidade diminui na direção da força gravitacional. Essa geometria induz a circulação de fluidos e a transferência de calor ocorre por  circulação natural . O fluido mais pesado descerá, sendo aquecido no processo, enquanto o fluido mais leve subirá, esfriando à medida que se move.
    • No  caso B,  a temperatura da placa inferior é inferior à temperatura da placa superior. Nesse caso, a densidade aumenta na direção da força gravitacional. Essa geometria leva a condições estáveis, gradiente de temperatura estável e não induz a circulação de fluidos. A transferência de calor ocorre apenas por condução térmica.

 

circulação natural - geometria

 

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.