Thermische Konvektion
Thermische Konvektion ist eine Strömung in Flüssigkeiten oder Gasen, die durch Wärmeenergie hervorgerufen wird.Bei Erwärmung dehnen sich Stoffe aus, daher wird ihre Dichte geringer. Innerhalb einer Flüssigkeit oder eines Gases steigen Bereiche mit geringer Dichte nach oben, während Bereiche mit höherer Dichte nach unten sinken.
Wenn unten Energie zugeführt wird und oben die Möglichkeit zur Abkühlung besteht, so entsteht kontinuierliche Strömung: Materie wird erwärmt, dehnt sich dabei aus und steigt nach oben. Dort angelangt kühlt sie sich ab, zieht sich dabei wieder zusammen und sinkt ab, um unten erneut erwärmt zu werden. Durch Konvektion wird auf diese Art Wärme transportiert.
Grundsätzlich können die Eigenschaften eines Fluids auch durch Advektion (im Grunde mit der großräumigen Strömung) transportiert werden. Der Transport erfolgt dabei kontinuierlich. Konvektiver Transport findet - im Gegensatz dazu -eher diskret, also gewissermaßen 'paketweise' statt. Bei Advektion von Warmluft z. B. wird es überall im betrachteten Gebiet gleichmäßig wärmer. Bei Konvektion finden sich Warmluftblasen in direkter Nachbarschaft zu kälterer Umgebungsluft.
Konvektion tritt auf vielfältige Weise auf:
- Wenn eine Zentralheizung am tiefsten Punkt des Gebäudes installiert wird, kann sie ohne Umwälzpumpe auskommen, da das warme Wasser durch Konvektion nach oben in die Heizkörper steigt sich dort abkühlt und wieder nach unten fließt.
- Luft wird am warmen Erdboden erwärmt und steigt nach oben, ein entscheidender Faktor für die Entstehung des Wetters
- Konvektion von heißem Magma im Erdinneren, das durch radioaktiven Zerfall erhitzt wird, ist wohl für die Plattentektonik und damit für Erdbeben und Vulkane verantwortlich
- Auch in Sternen transportiert Konvektion Wärme aus dem Inneren nach außen