Convezione
Solo nei fluidi (liquidi e gas) la propagazione del calore avviene per convezione e trasporto. Quando una sostanza liquida o gassosa si riscalda, la parte più vicina alla fonte di calore si dilata, diminuisce di densità e diventa più leggera. Questo fenomeno si può osservare visivamente, mettendo in un recipiente di vetro, pieno d’acqua alcune gocce di colorante o un po’ di segatura e riscaldando la base del recipiente. Si stabilisce, infatti, una doppia corrente convettiva come da mia illustrazione in figura: le molecole più leggere salgono verso l’alto, occupando il posto di quelle più pesanti, che scendono verso il basso. Per questo movimento il calore si propaga rapidamente e dovunque. Riscaldando una provetta nella parte superiore fino a 100°, si può sperimentalmente costatare, invece, che solo in quel punto l’acqua bolle e perciò toccando la parte inferiore con un pezzo di cera o con la mano, notiamo che né la cera si scioglie né la mano si scotta.
La trasmissione del calore per convezione ha importanti applicazioni tecniche e inoltre genera i venti periodici e le correnti marine.
Termosifoni
I termosifoni utilizzano i moti convettivi generati dall’acqua, riscaldata in una caldaia. L’acqua diminuisce di peso specifico per il calore. E' più leggera a parità di volume di quella fredda e quindi risale nei tubi fino ai radiatori, progettati con la massima superficie, per cedere il calore agli ambienti. L’acqua raffreddata negli ambienti in cui ha ceduto il calore dai termosifoni, passa in un secondo sistema di tubi e ritorna alla caldaia dando inizio a un nuovo ciclo convettivo.
I più importanti moti convettivi dell’atmosfera sono le brezze, i monsoni e gli alisei.
Brezze
Le brezze di mare si formano durante i periodi caldi nelle zone locali di costa. La costa per la piccola capacità termica si riscalda più del mare, che per la grande capacità termica si riscalda di meno e lentamente. Gli strati d’aria a contatto con il suolo diventano meno densi e si spostano in alto, lasciando al di sotto una zona di bassa pressione che sarà rimpiazzata dalle masse d’aria più dense e fresche, provenienti dal mare. Di notte al contrario a differenza del mare, il suolo disperde rapidamente il calore assorbito, per cui si hanno le brezze di terra che spirano dalla costa al mare con un salto termico meno elevato e che dura meno delle brezze di mare, più intense e regolari.
Monsoni
I monsoni interessano vastissime zone di oceani e i continenti delle zone subtropicali con intensità variabili. D’inverno i continenti si raffreddano, mentre sugli oceani si forma una zona di bassa pressione, dove si spostano venti freddi provenienti dal continente (stagione secca). Durante l’estate il processo s’inverte per cui i venti spirano dal mare verso i continenti che sono più caldi del mare. L’aria marittima umida raffredda le alture e dà luogo a precipitazioni, con l’inizio alla stagione delle piogge.
Alisei
Gli alisei spirano in direzioni fisse in due zone di alta pressione, nord (emisfero boreale) e sud (australe), verso l’equatore, zona di bassa pressione. Gli alisei di terra spirano in zone molto aride e quelli di mare in zone molto umide.