Naturlig konvektion är en typ av värmeöverföring där icke-mänskliga krafter påverkar kylning och uppvärmning av vätskor, såsom gaser och vätskor. Värmeöverföring skapar en cykel som kallas en konvektionsström där en varm vätska ersätts med en svalare. Alla vätskor och materia är gjorda av små byggstenar som kallas atomer, som grupperar sig i molekyler. Rörelsen av dessa molekyler är det som får vätskor att stiga eller falla.
Naturlig konvektion hjälper till att förklara många av jordens naturliga system, såsom havsströmmar och atmosfäriska skikt. Det står i motsats till forcerad konvektion, som fungerar på samma princip men har en värmekälla skapad av konstgjorda enheter, såsom luft- eller vattenfläktar som accelererar värmeöverföringscykeln. Både forcerad och naturlig konvektion kan användas för specifika ändamål, såsom uppvärmning av bostäder eller en kommunal vattenförsörjning.
När den påverkas av en värmekälla, såsom solen eller underjordisk värme, stiger ofta vätskor upp. Till exempel, när solen värmer upp jordens yta är luften på marken nästan alltid varmare än luft högre upp på himlen. Värme utökar utrymmena mellan molekylerna, gör luften lättare och höjer den över ytan. När luften stiger längre bort från den varma marken kyls molekylerna ner och komprimeras. Denna kallare och tyngre luft dras sedan ner av gravitationen, där den värms upp igen och startar cykeln på nytt.
Havsströmmar skapas också på grund av naturlig konvektion, i kombination med förändringar i vind och saltvattens täthet. Kalla vindar som passerar över vattenytan gör att molekylerna komprimeras och sjunker ner mot havsbotten. När vattnet rör sig närmare ekvatorn värms det upp och stiger igen. Detta skapar massiva havsströmmar som flyter längs kontinentala kuster och påverkar vädret på de omgivande landområdena.
Vanligtvis är en viktig komponent i naturlig konvektion Newtons lag om kylning. Denna vetenskapliga lag säger att hastigheten med vilken ett ämne förlorar värme är direkt relaterat till temperaturen hos föremålet som verkar på det. Med andra ord, ju kallare föremålet är, desto mer värme kommer vätskan att förlora. Ett exempel på denna lag i aktion är effekten av att lägga isbitar till en drink – en kub tar bara bort en liten del av värmen, men en handfull kyler drinken mycket snabbare.