Convezione Attenzione: t tempo T Temperatura. Isoterma: linea (superficie) lungo la quale T è costante Quantità di energia trasmessa per unità di tempo T4> T3 > T2 > T1 > T0 Velocità dell’aria Non immettiamo energia in alcun modo: solo aria si muove verso P. Energia termica che si trasmette nell’unità di tempo CALORE

gradiente di temperatura Dato che si ha : (a) diventa: gradiente di temperatura L’energia termica che si trasmette nell’unità di tempo CALORE è proporzionale al ATTENZIONE non abbiamo considerato ancora i segni: – o +?

C = capacità termica del mare elevata, di giorno per scaldarsi Q=mcDT Q=C DT Giorno: Brezza di mare C = capacità termica del mare elevata, di giorno per scaldarsi impiega maggiore tempo degli strati superficiali della terra Notte: Brezza di terra Il mare di notte per raffreddarsi impiega maggiore tempo degli strati superficiali della terra. Le correnti d’aria rispetto alla figura precedente si invertono. Riscaldamento per convezione naturale

Friendly Heating Sistema di riscaldamento confortevole per le persone ideato in modo compatibile con la conservazione delle opere d'arte conservate nelle chiese

Monitoraggio di S. Maria Maggiore di Rocca Piétore http://www.isac.cnr.it/~friendly-heating/indice.htm

Risultati relativi al friendly heating termologia_05_pag 11.ppt

Trasmissione del Calore Conduzione trasmissione di energia per azione molecolare Tc> Tf A s Q Cofficiente di conducibilità termica (k) Materiale kcal/(m s ºC) J/(m s ºC) Aria 5.50∙10-6 2.30∙10-2 Calcestruzzo 3.10∙10-4 1.30 Ferro 2.10∙10-2 8.79∙101 Lana di vetro 9.90∙10-6 4.14∙10-2 Malta 1.12∙10-4 4.69∙10-1 Mattone 1.55∙10-4 6.49∙10-1 Quercia 3.51∙10-5 1.47∙10-1 Pann. Sughero 8.60∙10-6 3.60∙10-2 Vetro 1.89∙10-4 7.91∙10-1 Tabella da PJ. Nolan Coefficiente di conducibiltà termica

Esempio su conduzione Watt Qual è la quantità di energia che fluisce in un giorno attaverso una parete di quercia di spessore 10.0 cm, lunga 3.00 m ed alta 2.40 m? Tc 21.0 ºC Tf - 6.70 ºC A si ha Da s Watt Tale energia deve essere fornita dal sistema di riscaldamento per mantenere la temperatura di 21 º C nell’ambiente interno.

Spessore equivalente di varie pareti 1. Qual è lo spessore equivalente per avere lo stesso isolamento? Lana di vetro Calcestruzzo

La lana di vetro è la soluzione migliore. Spessore di calcestruzzo (sca) in sostituzione di 10 cm di lana vetro (slv): Calcestruzzo Mattone Vetro Legno di quercia Alluminio La lana di vetro è la soluzione migliore.

Ciclo di convezione sulle pareti con intecapedine Dalla tabella delle conducibilità termica si ha per l’aria il minore k, pertanto il migliore isolamento o la peggiore conducibilità termica. Putroppo si generano correnti convettive, che quindi trasmetto il calore dalla parete calda a quella fredda. Impedendo il movimento dell’aria quindi si potrebbe ottenere un sistema isolato in modo ottimale. L’utilizzo della lana vetro oppone resistenza al movimento dell’aria. Il buon isolamento della lana vetro è dovuto alle sacche d’aria che si formano nelle fibre di vetro.. Isolamento della finestre a vetrocamera non ottimale per l’aria o gas pesanti, presenti all’interno con possibili correnti convettive..

Dettaglio sul gradiente di temperatura Prendiamo una porzione infinitesima lungo l’estenzione della barra come dx Prendiamo una areola della sezione che indichiamo con dS Per dimensioni infinitesimali quindi diventa Riscrivo Ci sarà quindi una piccola quantità di calore (dQ) che passa attraverso quest’areola .Per le proporzioni infinitesimali si ha:

Il Calore va dalla zona a Nella direzione della zona a temperatura più alta Nella direzione della zona a temperatura più bassa. dQ Quindi c’è un segno -

Irraggiamento Irraggiamento: Trasmissione dell’energia mediante onde elettromagnetiche. Infrarosso VICINO MEDIO Per lunghezze d’onda superiori a 0.72 mm LONTANO Le onde elettromagnetiche hanno la stessa velocità, la velocità della luce c= ln. c = 2.998 108 m/s. l è la lunghezza d’onda in metri. n è la frequenza di oscillazione dell’onda.

Emissione di radiazione Legge di Stefan-Boltzmann: ogni corpo alla temperatura T emette una quantità di energia proporzionale alla quarta potenza della temperatura assoluta. tempo Quantità di energia trasmessa emittanza 0 ÷ 1 costante di Boltzmann Temperatura del corpo Superficie del corpo Un corpo emette solo le radiazioni che riesce ad assorbire. Corpo nero (astrazione) assorbitore e emettitore perfetto ≡ e = 1

Assorbimento ed emissione Corpo situato in un ambiente, l’energia totale assorbita sarà data dalla differenza tra l’energia assorbita dall’ambiente Qa e quella irragiata Qi Assumiamo siano corpi neri ea= ec=1 Esempio del corpo umano T= 37 ºC di fronte ad una parete a 10 ºC, Quanta energia viene ceduta al minuto? Assumiamo una superficie di 2 m2.

Radiazione di corpo nero in funzione di l. Legge di Planck: descrizione teorica della legge di Boltzmann, assumendo che le onde elettromagnetiche possono essere assorbite o emesse in modo discreto (quanti). Intensità rispetto a l cresce fino a lmax, poi decresce. Legge di Wien dello spostamento.

Rivelatore di onde elettromagnetiche (una finestra): l’occhio

Emissività descrive quanto si avvicina un corpo al comportamento perfetto del corpo nero Emittanza è definita per un materiale reale, va misurata volta per volta, usare tabelle è poco opportuno.

Emissività Tabelle Un occhiata a materiali di nostro interesse. Come si nota dalla tabella si possono riportare degli intervalli Un occhiata a materiali di nostro interesse. Continua