Techniklexikon

Konvektion

Ausgleich von Temperaturunterschieden über strömende Gase oder Flüssigkeiten. Sie kann, wie bei der Hausheizung zwischen Heizkörper und Raumluft, selbsttätig ablaufen oder durch Zwangsumwälzung des die Wärme übertragenden Mediums. Transport eines Stoffes oder von elektrischer Ladung oder Wärme mit einer strömenden Flüssigkeit entgegen stabilisierender Kräfte. Die Konvektion ist zu unterscheiden von weiteren Transportmechanismen innerhalb der Flüssigkeit, bei Stoffen etwa Diffusion, bei Wärme Wärmeleitung oder Strahlung. Erzwungene Konvektion liegt vor, wenn der Strömungsvorgang durch äusseren Antrieb, etwa dem Einsatz von Pumpen, erfolgt. Im Gegensatz dazu liegt natürliche Konvektion vor, wenn der Antrieb der Strömung Dichtegradienten, etwa aufgrund von Temperatur- oder Konzentrationsgradienten sind. Konvektionsvorgänge können in sog. Konvektionszellen studiert werden. Es ergibt sich, dass die Konvektion stark mit dem Durchmesser der Konvektionszelle anwächst. Aus diesem Grund sind Wärmedämmstoffe porös, um den konvektiven Transport von Wärme möglichst gering zu halten. Die theoretische Behandlung der Kovektion ist sehr schwierig, da der damit verbundene Stoff- bzw. Wärmetransport zu veränderten Konzentrationen bzw. Temperaturen führen, die ihrerseits wieder aufgrund von Unterschieden in der Dichte und der Viskosität das Strömungsbild verändern.

Beispiele für konvektive Systeme findet man u.a. im Erdmantel (Geodynamik), der Atmosphäre und den Ozeanen (thermohaline Zirkulation). Weitere Beispiele sind der Energietransport in der Sonne, konvektive Zonen im Inneren eines Sterns oder die Entstehung des Erdmagnetfeldes (Geomagnetismus).