Moto convettivo
Quando un sistema è sede di scambio di energia (con altri sistemi, al suo interno o con l'ambiente circostante), esistono funzioni di stato che sono caratteristiche dello stato del sistema.

I principi della termodinamica dicono che il calore che un sistema cede è uguale a quello che l'altro riceve (conservazione dell'energia), e spontaneamente il calore viene ceduto dal sistema a maggior temperatura verso quello a minore. Quando lo scambio termico avviene in presenza di un liquido si ha una convezione termica: il corpo caldo riscalda il fluido che tende ad espandersi, e a causa della spinta di Archimede sale essendo meno denso del fluido che lo circonda che è più freddo; nello stesso tempo il fluido più freddo scende e prende il posto di quello più caldo che sale; questa circolazione prende il nome di moto convettivo.
Esempio
Per esempio si può immaginare un sistema isolato dall'esterno, con due corpi a diverse temperature, quello più freddo in alto e quello più caldo in basso, separati da acqua: siccome l'acqua calda tende a salire e quella fredda a scendere (per la diversa densità), si avrà un moto convettivo per cui nella zona centrale l'acqua essendosi riscaldata a contatto col corpo caldo, sale verso il corpo freddo; invece nelle zone esterne si ha un movimento verso il basso, perché l'acqua raffreddandosi a contatto col corpo freddo si dirige verso il basso.
Se si dovessero invertire i corpi, quello caldo in alto e quello freddo in basso non si avrebbe nessun moto convettivo, l'acqua rimarrebbe ferma ed il corpo caldo cederebbe calore al più freddo solo per conduzione.
In generale la convezione è qualsiasi flusso che:
1) raccoglie calore da una parte
2) lo deposita in un'altra
3) è tenuto in movimento dal trasporto del calore.
Il suolo della Terra viene riscaldato dai raggi del Sole per conduzione, il calore fa espandere l'aria che diventa meno densa e galleggia come una bolla verso l'alto, arrivando negli strati alti dell'atmosfera cede il suo calore ad altre masse d'aria, ovvero lo spazio esterno, si raffredda ed altre bolle che provengono dal basso la spingono di lato e comincia a scendere, questo movimento è detto moto convettivo.
In un temporale
In un temporale l'aria calda ed umida sale in un moto convettivo, quando arriva in una zona di pressione inferiore si raffredda e si espande; l'aria fredda non può trattenere tutta l'umidità dell'aria calda per cui l'acqua in più viene espulsa.
A causa di un moto convettivo moderato forma le nuvole, ma vi è troppa acqua, ed il tutto si trasforma in pioggia.
Cadendo l'acqua si riscalda perché il calore fornito dal Sole per far evaporare la stessa viene restituito all'aria.
Come risultato l'aria che sale sarà più calda degli strati circostanti, per cui violentemente continuerà a salire.
Il Sole
Il Sole è una massa di gas autogravitante, in equilibrio idrostatico, cioè in equilibrio tra la forza di gravità e pressione, legate alla temperatura.
Nel suo interno l'energia (calore) sviluppata si propaga per convezione (meccanismo di trasporto di calore nei fluidi) ed anche per irraggiamento.
Nelle regioni del Sole dove la temperatura è molto elevata la materia si riscalda notevolmente, quando la differenza di temperatura aumenta di valore succede la stessa cosa che avviene in una pentola colma d'acqua quando viene esposta al fuoco.
Gli elementi fluidi si riscaldano e si dilatano, diventano più leggeri e salgono in superficie dove cominciano a raffreddarsi. Dopodiché ridiscendono verso il basso, e si hanno così i cicli convettivi, tramite i quali il calore viene trasportato dalle zone più calde a quelle più fredde ridistribuendo la temperatura, ed in questo modo avviene il meccanismo di trasporto del calore tipico dei mezzi fluidi chiamato moto convettivo.
Nelle stelle più grandi la temperatura al centro è più elevata perché l'energia prodotta dalla contrazione gravitazionale è maggiore, ma dove soprattutto è più attivo il ciclo CNO, questo porta a sviluppare un nucleo totalmente convettivo, dove gli stessi cilcli miscelano gli elementi prodotti dalla reazione con l'idrogeno primordiale.
Nel Sole appena attorno al nucleo , dove avvengono le reazioni di fusione c'è uno strato di gas detto radioativo a sua volta circondato da uno strato chiamato zona convettiva di uno spessore di 150.000 Km. Dalla zona radioativa l'energia viene trasportata attraverso i fotoni, che vengono trasferiti da uno ione ad un altro in un processso molto lento, di qualche milione di anni, e si muove verso l'esterno dove la temperatura del gas diminuisce; gli elettroni si ricombinano e possono così riassorbile un fotone e possono essere strappati di nuovo all'atomo, tutto ciò provoca un rallentamento della radiazione. Così si sviluppano 'moti convettivi nel gas, cioè bolle che si innalzano verso la superficie dove si raffreddano, provocando il movimento dell'energia che altrimenti resterebbe all'interno.