Cyrkulacja powietrza - system prądów powietrznych nad powierzchnią kuli ziemskiej.

Za wielkoskalowe prądy powietrzne przyjmuje się takie prądy, które pod względem swych rozmiarów są porównywalne z wielkimi obszarami lądów i oceanów. Od ogólnej cyrkulacji należy odróżnić cyrkulacje lokalne, np. bryzy przy wybrzeżach mórz, wiatry dolinne i górskie, wiatry lodowcowe, pustynne (wiatr). W globalnej cyrkulacji atmosfery wyróżnia się komórki cyrkulacyjne, występujące na obu półkulach, w obrębie których odbywa się ruch mas powietrza. W niskich szerokościach geograficznych obu półkul występują dwie komórki cyrkulacji powietrza, zwane komórkami Hadleya. Krążenie powietrza odbywa się tam między równikiem a zwrotnikami i nosi nazwę cyrkulacja pasatowa. W podzwrotnikowych i umiarkowanych szerokościach geograficznych na obu półkulach występują komórki Ferrela. Powietrze krąży między 30° a 60° szerokości geograficznej północnej i południowej. W okolicach biegunów cyrkulacja odbywa się w komórkach okołobiegunowych.

Przyczyną cyrkulacji powietrza w troposferze są różnice w ogrzewaniu powierzchni Ziemi. Różne ogrzewanie powierzchni wywołuje różne ogrzewanie powietrza powoduje jego rozszerzenie, co sprawia, że powietrze ciepłe jest lżejsze od zimnego. Dlatego powietrze ciepłe unosi się do góry, a zimne opada na dół. Jest to zjawisko fizyczne zwane prądem konwekcyjnym. Na całej kuli ziemskiej powstają w ten sposób wyże i niże baryczne. Zróżnicowanie ciśnienia jest przyczyną powstawania wiatru.

Każda konwekcja wynika z istnienia prądu konwekcyjnego. W konwekcji naturalnej prąd ten powodowany różnicą gęstości pomiędzy obszarami o różnej temperaturze w płynie. W stanie stacjonarnym prądy konwekcyjne tworzą zamknięte pętle - komórki konwekcyjne. Komórka konwekcyjna, w danych warunkach (różnicy temperatur, lepkości płynu) ma pewne minimalne rozmiary. Jeżeli objętość, w której znajduje się płyn, jest mniejsza od minimalnego rozmiaru komórki konwekcyjnej, wówczas prąd konwekcyjny nie powstaje i zjawisko konwekcji nie zachodzi. Efekt ten ma kluczowe znaczenie w konstruowaniu materiałów izolacyjnych, w których występują przestrzenie wypełnione powietrzem.

Przykłady ruchów konwekcyjnych:

* gorące gazy unoszące się do góry nad płomieniem
* śreżoga - rozedrgane powietrze tworzące wrażenie mgły w gorący i upalny dzień (np. nad rozgrzanym asfaltem)
* delikatny ruch wody podczas podgrzewania (widoczny w naczyniu jako ruszająca się delikatna “mgiełka”).

Prądy konwekcyjne w atmosferze są przyczyną powstawania niektórych rodzajów chmur (gł. chmur kłębiastych: cumulus i cumulonimbus).

Konwekcja jest jednym z kilku mechanizmów transportu energii cieplnej (wymiany ciepła), np. przenoszenie za pomocą dyfuzji molekularnej, dyfuzji turbulencyjnej, adwekcja (przenoszenie, konwekcja) ciepła. Konwekcja jest wydajnym sposobem przekazywania ciepła, ale jednocześnie silnie zależnym od substancji i warunków w jakich zachodzi. Konwekcja w atmosferze i wodzie ma duże znaczenie w kształtowaniu klimatu i pogody na Ziemi.

Wyróżnia się:

* Konwekcję swobodną - ruch płynu jest wywołany różnicami gęstości wywołanymi konwekcją.
* Konwekcję wymuszoną - występuje ruch płynu nie wynikający z konwekcji, wywoływany przez czynniki zewnętrzne urządzenia wentylacyjne, wiatr itp.

W układach fizycznych często występuje konwekcja mieszana, będącą złożeniem obu typów konwekcji. Ilość przekazanego ciepła przez konwekcję zależy od szybkości ruchu płynu, dlatego w celu zwiększenia przekazywania ciepła w komputerach, chłodnicach samochodowych itp. stosuje się wentylatory zwiększające prędkość przepływu powietrza.

Piece konwekcyjno-parowe zużywają do 95% tłuszczu mniej w porównaniu z metodami tradycyjnymi. Tłuszcz niezbędny jest jedynie do uzyskania walorów smakowych, potrawy wymagające smażenia są jedynie spryskiwane powierzchniowo przed włożeniem do pieca i obrabiane gorącym powietrzem z tłuszczem na powierzchni. W piecu KP można przygotować ziemniaki z zapiekaną twardą skórką bez tłuszczu (suche frytki).

Gorące powietrze wentylatory przetłaczają przez komorę, wymuszając ruch poziomy, następnie powietrze przetłaczane jest przez filtry oczyszczające je z drobinek tłuszczu i ponownie trafiają do wentylatorów. Pozioma cyrkulacja powietrza i odtłuszczanie gwarantują nieprzenikanie zapachów (głównym ich nośnikiem są tłuszcze) oraz równomierną temperaturę w komorze. Do komory z cyrkulującym powietrzem dodawana jest para wodna, co przyspiesza obróbkę termiczną i zapobiega utracie wilgoci przez potrawy.