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TRASMISSIONE DEL CALORE TERMODINAMICA 1 - TRASMISSIONE DEL CALORE corso integrato FISICA - disciplina FISICA MEDICA TRASMISSIONE DEL CALORE Laurea in LOGOPEDIA.

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1 TRASMISSIONE DEL CALORE TERMODINAMICA 1 - TRASMISSIONE DEL CALORE corso integrato FISICA - disciplina FISICA MEDICA TRASMISSIONE DEL CALORE Laurea in LOGOPEDIA

2 TRASMISSIONE DEL CALORE TRASMISSIONE del CALORE 1 2 meccanismi di trasmissione del calore convezione PROPAGAZIONE MEDIANTE TRASPORTO DI MATERIA conduzione PROPAGAZIONE SENZA TRASPORTO DI MATERIA irraggiamento (RADIAZIONE TERMICA) EMISSIONE DI ONDE ELETTROMAGNETICHE evaporazione (sistemi biologici)

3 TRASMISSIONE DEL CALORE 3 TRASMISSIONE del CALORE 2 CONVEZIONE PROPAGAZIONE MEDIANTE TRASPORTO DI MATERIA Q t = K conv S T (cal s –1 ) t = intervallo di tempo S = superficie T = variazione di temperatura K conv = costante convettiva fluidi nei sistemi biologici : linfa (vegetali) sangue (animali)

4 TRASMISSIONE DEL CALORE TRASMISSIONE del CALORE 3 4 CONDUZIONE PROPAGAZIONE SENZA TRASPORTO DI MATERIA Q t = K T (cal s –1 ) S d S = superficie t = intervallo di tempo d = distanza K = conducibilità termica T = variazione di temperatura MATERIALI DIVERSI K (kcal m –1 s –1 °C –1 ) rame ghiaccio acqua – – –4 legno polistirolo aria – – –6

5 TRASMISSIONE DEL CALORE TRASMISSIONE del CALORE 4 5 IRRAGGIAMENTO TERMICO (RADIAZIONE TERMICA) emissione di onde elettromagnetiche da parte di corpo a temperatura T intensità I = Q t S cal s –1 m –2 oppure watt m –2 LEGGI DELL'EMISSIONE TERMICA legge di Stefan I = T 4 (watt m –2 ) legge di Wien Imax = T (cm)

6 TRASMISSIONE DEL CALORE 6 legge di Stefan I = T 4 (watt m –2 ) legge di Wien Imax = T (cm) °K 6000°K 4000°K 1000°K spettro visibile ( nm) lunghezza d'onda (nm) intensità spettrale emessa (Wm –2 m –1 ) I

7 TRASMISSIONE DEL CALORE 7 TRASMISSIONE del CALORE 6 EVAPORAZIONE (sistemi biologici) calore di evaporazione H 2 O (trasmissione di calore verso l'esterno) H 2 O (t = 37°C) 580 cal g –1 evaporazione di 100 g H 2 O58 kcal = kJ esempio metabolismo basale = M.B. 50 kcal ora –1 m –2 (minima quantità di energia per garantire le funzioni vitali)

8 TRASMISSIONE DEL CALORE TERMODINAMICA dei SISTEMI BIOLOGICI 8 1 CORPO UMANO t 37°C t 0 U 0 processi esotermici produzione energia ossidazione di : carboidrati C grassi G proteine P METABOLISMO DEL CORPO UMANO

9 . 9 TERMODINAMICA dei SISTEMI BIOLOGICI 2 processi esotermici produzione energia Q interna U > 0 Q ambiente L esterno L interno U < 0 CORPO UMANO t 37°C t 0 U 0 macchina a energia interna (%) = 100 L U = 100 L (convenzione segni) JQ – L TRASMISSIONE DEL CALORE

10 TERMOREGOLAZIONE 1 10 meccanismi di trasmissione del calore conduzione (contatto tra organi interni e contatto superficie cutanea con aria e vestiti) trasmissione interna ed esterna irraggiamento (emissione termica) trasmissione esterna convezione (diffusione con distribuzione omogenea del calore interno tramite liquidi biologici (sangue+linfa)) trasmissione interna evaporazione calore di evaporazione (sudorazione e respirazione) H 2 O (t = 37°C) 580 cal g –1 trasmissione esterna(emissione) TRASMISSIONE DEL CALORE

11 11 TERMOREGOLAZIONE 2 o 22° 26° 30° 34° kcal ora perdita di calore perdita totale evaporazione conduzione irraggiamento t °C

12 TRASMISSIONE DEL CALORE 12 TERMOREGOLAZIONE 3 conduzione,convezione,irraggiamento eevaporazione dipendono dalla differenza fra temperatura corporea e temperatura ambiente : t c – t evaporazione dipende dal rapporto tra la pressione parziale di vapor acqueo p(H 2 O) e la pressione di vapor saturo p (H 2 O) alla temperatura dell'ambiente vs umidità relativa = p (H 2 O) p(H 2 O) vs AMBIENTE FREDDO SECCOo.k. AMBIENTE FREDDO UMIDOk.o. AMBIENTE CALDO SECCOo.k. AMBIENTE CALDO UMIDO k.o.


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