Zjawisko konwekcji

Zjawisko konwekcji jest związane ze zmianą energii wewnętrznej ciała poprzez dostarczenie mu ciepła z zewnątrz. Rozpatrzmy to na przykładzie wody, która, jak każde inne ciało, składa się z cząsteczek. Zimne cząsteczki wody są cięższe, więc opadają na dno naczynia, w którym woda jest ogrzewana, a cieplejsze cząsteczki – unoszą się do góry. Załóżmy, że naczynie z wodą jest podgrzewane palnikiem od dołu. Zimne cząsteczki znajdujące się na dnie przyjmują ciepło, które pochodzi od palnika, ogrzewają się (zwiększają swoją energię wewnętrzną) i unoszą się do góry, tymczasem, gdy na dno naczynia opadają następne nie ogrzane cząsteczki wody. Czynności te są powtarzane do osiągnięcia porządnej energii wewnętrznej wody. Wzrost tej energii obliczamy że wzoru:

Wzrost energii wewnętrznej jest równy sumie wykonanej pracy i dostarczonego ciepła. W powyżej wspomnianym doświadczeniu nie została wykonana żadna praca, więc , także wzrost energii wewnętrznej (w przypadku zjawiska konwekcji):

Oczywiście opisane tutaj obszernie zjawisko konwekcji nie jest zauważalne tylko w wodzie, lecz także w innych cieczach, gazach oraz w plazmie. Konwekcji nie zachodzi jedynie w ciałach stałych, ponieważ cząsteczki, z których ciała stałe są zbudowane, nie przemieszczają się, lecz tylko drgają wskutek zwiększenia swojej energii wewnętrznej.