Par Lee Johnson | Mis à jour le 30 août 2022
La convection est un processus en plusieurs étapes qui produit un mouvement cyclique d'un fluide lorsqu'un fluide est chauffé. Un exemple classique est l’eau dans une casserole :la chaleur du brûleur est d’abord transmise à la couche d’eau inférieure. Les molécules d'eau absorbent de l'énergie, vibrent plus rapidement et leur densité diminue. L’eau plus chaude et plus légère monte alors, tandis que l’eau plus froide et plus dense descend pour la remplacer. Ce cycle de flottabilité crée un courant de convection qui persiste tant que la source de chaleur est active.
Au cours de la montée, la parcelle la plus chaude perd un peu d'énergie au profit du fluide environnant et du milieu environnant, se refroidissant légèrement avant de finalement se mélanger à nouveau avec l'eau plus froide. Le processus se répète, établissant un modèle constant de mouvements ascendants et descendants qui transportent efficacement la chaleur dans le fluide. La convection ne se limite pas à l’eau liquide; cela se produit dans l'atmosphère, dans l'air chauffé près d'un radiateur et dans de nombreux processus industriels.
L'advection est le transport d'une propriété (température, humidité, concentration chimique) par le mouvement global d'un fluide, généralement dans une direction horizontale. Contrairement à la convection, l’advection n’implique aucun changement dans la température ou la densité du fluide; il transporte simplement une propriété d'un endroit à un autre. Ce processus est régi par le champ de vitesse du fluide :les courants de vent dans l'atmosphère ou les courants océaniques dans la mer.
Par exemple, un courant océanique chaud tel que le Gulf Stream transporte de l’eau à haute température des tropiques vers des latitudes plus élevées. En météorologie, le mouvement des masses d'air chaud ou froid à travers une région est également une advection, conduisant souvent à la formation de fronts.
Alors que les deux mécanismes déplacent la chaleur à travers un fluide, la convection est un phénomène plus large qui inclut l'advection ainsi que le transfert de chaleur par conduction et par diffusion. La convection commence par le chauffage, qui crée des différences de densité qui entraînent un mouvement flottant. Le mouvement qui en résulte transporte la chaleur (advection) tandis que la conduction et la diffusion simultanées la distribuent dans le fluide.
L'advection à elle seule est purement le mouvement d'une propriété par le mouvement global du fluide et ne dépend pas des gradients de température. Par conséquent, l'advection ne peut se produire que dans les fluides (gaz et liquides) et ne peut pas se produire dans les solides, où le transfert de chaleur est dominé par la conduction.
En résumé, l'advection est un sous-ensemble de la convection :il s'agit du transport de chaleur ou d'autres propriétés par le mouvement d'un fluide, tandis que la convection englobe l'ensemble du cycle de chauffage, de changements de densité, de flottabilité et de transport ultérieur.