Na física, a convecção térmica de um fluido é exibida pelo aparecimento de estruturas geométricas através das quais o fluido se move, formando circuitos fechados. Este fenômeno é de vital importância para muitas aplicações industriais nas quais um fluido está presente. A convecção de Bénard é um dos problemas mais estudados em dinâmica de fluidos. Agora, uma equipe de cientistas da Universidade de Extremadura e da Universidade Sapienza de Roma encontrou um novo tipo de convecção que aparece em um fluido granular e até então não havia sido detectado em fluidos tradicionais (líquidos, gases, etc.). O desenvolvimento experimental e os resultados foram publicados em Cartas de revisão física .
Os meios granulares são formados por partículas sólidas macroscópicas medindo mais de 1 micrômetro (μm) de tamanho que, devido à agitação ou injeção de energia, interagir e colidir uns com os outros, comportando-se como um gás ou um fluido. Neste meio específico, os pesquisadores determinaram as condições que produzem sistematicamente a convecção térmica em um gás granular por gravidade e fluidizado por uma base vibratória. A convecção resultante é diferente da convecção tradicional em fluidos, pois é produzido por paredes inertes. As propriedades são diferentes, também, como apenas duas células de convecção são formadas (uma por parede inerte) que, no experimento desenhado pelos autores, são encontrados nas paredes laterais do sistema. Por causa disso, esses cientistas a chamaram de "convecção térmica da parede lateral".
"Até agora, nenhum experimento semelhante encontrou a chave, ou a razão por trás dessa convecção. Percebemos que as pequenas esferas na caixa de experimento resfriaram ao colidir inelasticamente contra a parede lateral. É precisamente esta diferença de temperatura entre a zona quente e as duas paredes mais frias, junto com a ação da gravidade, que é responsável por este novo tipo de convecção granular, "explica Francisco Vega Reyes, físico teórico da Universidade da Extremadura e membro do Instituto de Computação Científica Avançada. Isso ocorre independentemente da temperatura, embora quanto mais a parede lateral absorva o calor, mais intensa será a convecção.
"Esta é uma convecção causada por gradientes perpendiculares, "diz Vega. Dois gradientes, em paralelo e vertical - gravidade e a fonte de calor na base - e um gradiente horizontal, composta pela diferença de energia derivada das colisões inelásticas contra a parede lateral.
Essa dinâmica granular oferece inúmeras aplicações na indústria aeroespacial, por exemplo, para aumentar a eficácia do movimento dos robôs em campos gravitacionais fracos e naqueles em que são tidas em consideração as propriedades de fluidização do meio arenoso em que se movem. Além disso, "se controlarmos as condições de convecção, podemos melhorar o processo de mistura e agitação no caso de componentes de material granular, como compostos farmacêuticos, "acrescenta Vega.
Os pesquisadores estão trabalhando atualmente em modelos teóricos para reproduzir este tipo de convecção em líquidos, do ponto de vista técnico, este fenômeno pode ter uma aplicação na mecânica dos fluidos.
