7-11. La propagazione del calore 5. Il calore 7-11. La propagazione del calore

5.7 La propagazione del calore La propagazione del calore avviene con tre diversi meccanismi: conduzione convezione irraggiamento

5.8 La conduzione E’ caratteristica dei corpi solidi. L’energia si propaga attraverso gli urti delle molecole più veloci con quelle meno veloci, senza che vi sia spostamento di materia. La rapidità con cui il calore attraversa una parete è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura ΔT e all’area S della parete, e inversamente proporzionale al suo spessore d: λ = coefficiente di conducibilità termica, dipende dal materiale: buoni conduttori (metalli) λ molto grande buoni isolanti (vetro, legno, ghiaccio, aria) λ molto piccolo Sensazione di freddo toccando un metallo (conduttore).

5.9 La convezione E’ caratteristica dei fluidi (liquidi e gas). La propagazione del calore è dovuta a un movimento di materia: ha luogo quando le differenze di densità fra le diverse parti del fluido (dovute alle differenze di temperatura) generano, per il principio di Archimede, correnti (correnti convettive) che trasportano il calore all’interno del fluido. Esempi. Pentola piena d’acqua posta sul fuoco Impianti di riscaldamento a termosifone

5.10 L’irraggiamento Il calore può propagarsi anche nel vuoto. Tutti i corpi emettono (e assorbono) radiazioni elettromagnetiche: esse trasportano energia e, quando assorbite, provocano un aumento di temperatura. Quanto più il corpo è caldo, tanta più radiazione emette. Anche il tipo di radiazione (colore) dipende dalla temperatura Quantità di energia assorbita dipende dallo stato della superficie: minima se superficie chiara e lucida, massima se nera. Esempio. Serra: materiali (vetro, plastiche) trasparenti alla radiazione visibile, ma opachi per le radiazioni infrarosse emesse all’interno.

5.11 L’effetto serra Su una superficie di 1 m2 di atmosfera arriva ogni secondo un’energia di 1350 J (costante solare). Di questa energia al suolo ne arriva quasi la metà; il resto è assorbito dall’atmosfera o riflesso dalle nubi. L’anidride carbonica (CO2) dell’atmosfera è trasparente alla radiazione solare, ma impedisce alla radiazione infrarossa emessa dalla Terra di disperdersi nello spazio. E’ essenziale per mantenere l’equilibrio termico sulla Terra. L’aumento di concentrazione di CO2, provocato da deforestazione e processi di combustione, innalza la temperatura e provoca ingenti danni all’ambiente.