Advecção

Advecção é o transporte de uma substância, energia ou outra grandeza por meio do movimento do próprio fluido. Em termos práticos, o fluido carrega a propriedade ao longo do campo de velocidades, o que pode ocorrer mesmo sem que haja mistura molecular por difusão. Esse tipo de transporte é fundamental para entender fenômenos em meteorologia, oceanografia, engenharia química e ambiental.

Matematicamente, se φ representa uma grandeza escalar (por exemplo, concentração ou temperatura) e v é o campo de velocidades do fluido, o derivado material é Dφ/Dt = ∂φ/∂t + v·∇φ. Em advecção pura, sem difusão nem fontes, Dφ/Dt = 0, isto é, ∂φ/∂t + v·∇φ = 0. Quando difusão é relevante, a equação de advecção–difusão é ∂φ/∂t + v·∇φ = D∇²φ + S, onde D é o coeficiente de difusão e S representa fontes ou sumidouros.

Contextos de aplicação incluem a advecção de calor e umidade na atmosfera, a movimentação de poluentes na água de rios e na atmosfera, e o transporte de traçadores em reatores ou plasmas. O regime de transporte depende do equilíbrio entre advecção e difusão, frequentemente quantificado pelo número de Peclet Pe = UL/D, em que U é uma velocidade característica, L uma escala espacial e D o difusivo. Pe elevado indica advecção dominante; Pe baixo indica difusão dominante.

Observações: a advecção tende a preservar a forma de distribuições seguindo as linhas de fluxo na ausência de difusão; na prática, processos reais costumam combinar advecção com difusão, resultando em advecção–difusão.