La propagazione del calore Il calore tende spontaneamente a propagarsi sia all’interno di un corpo solido sia all’interno di un fluido. I meccanismi di propagazione sono però diversi; conduzione, convenzione e irraggiamento

Convezione Riempiendo un recipiente di vetro e versando al suo interno delle gocce di colorante, riscaldando il liquido si potranno osservare le sue particelle muoversi.  Il fenomeno che si vede è, infatti, dovuto al fatto che il liquido presente nella parte bassa del recipiente riscaldato si dilata e diminuisce di densità. Per il principio di Archimede è, quindi,  spinto verso l’alto mentre il liquido più in alto, più freddo, scende verso il basso compensando lo spostamento del liquido che risale. All’interno del recipiente si creano delle vere e proprie correnti chiamate convettive.

Irraggiamento La propagazione del calore avviene in assenza di materia, come il sole propaga il calore sulla terra. “Irraggiare” significa “emettere radiazioni”. Esse sono onde che si propagano nello spazio alla velocità della luce. Poiché queste radiazioni trasportano energia, quando investono un corpo e vengono assorbite, provocano un aumento di energia cinetica delle molecole e della temperatura. La quantità di energia che un corpo assorbe per irraggiamento dipende molto dallo stato della sua superficie.

Conduzione La conduzione o conduttività termica (indicata con λ o k) è il rapporto, fra il flusso di calore e il gradiente di temperatura che provoca il passaggio del calore. È la capacità di una sostanza di trasmettere il calore e dipende solo dalla natura del materiale.

L'equazione generale della conduzione termica è espressa dalla legge di Fourier . Q= calore K= coefficiente di conducibilità termica T2-T1= variazione di temperatura delta t = variazione di tempo S= superficie L= lunghezza

Le sostanze che conducono bene il calore sono chiamate conduttori termici come ad esempio i metalli. Le sostanze che conducono male il calore invece sono chiamate isolanti termici, per esempio il legno e l’ acqua. I buoni conduttori termici hanno coefficiente di conducibilità grande, mentre gli isolanti più piccolo. Per l’aria il coefficiente di conducibilità è trascurabile pari a: 0,025W/(m * K) a °C mentre l’acqua è: 0,6W/(m * K)

Materiale due palloncini Una fonte di calore ( candela ) acqua Esperimento Materiale due palloncini Una fonte di calore ( candela ) acqua

Gonfiamo 2 palloncini, uno con dell’ aria, il secondo lo riempiremo d’ acqua. Li poniamo entrambi sopra la fiamma della candela. Noteremo che il palloncino vuoto scoppierà dopo pochi istanti mentre quello con al suo interno l’ acqua non subirà nessun cambiamento. Perché? Come affermato precedentemente, l’ acqua ha una conducibilità termica maggiore di quella dell’aria, e quindi il palloncino non fa in tempo a sciogliersi ed a scoppiare perché l’ acqua assorbe subito il calore fornito dalla fiamma.