IRRAGGIAMENTO Emissione di energia termica e sua propagazione sotto forma di onde elettromagnetiche.

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1 IRRAGGIAMENTO Emissione di energia termica e sua propagazione sotto forma di onde elettromagnetiche

2 La proprietà e gli effetti di tali radiazioni differiscono al variare della lunghezza d’onda
 

3 Classificazione delle onde elettromagnetiche
Lunghezza d’onda [m] Frequenza [kHz] Impiego 3· ·103 Industria e telefonia 3· ·104 Radionavigazione 3· ·105 Radiodiffusione (o.l.) 3· ·106 Radiodiffusione (o.m.) 3· ·107 Radiodiffusione (o.c.) 3· ·108 Televisione

4 Classificazione delle onde elettromagnetiche
Lunghezza d’onda [m] Frequenza [kHz] Impiego 3· ·1011 Sistemi radar 100 – 103 3· ·1014 Scambio termico radiativo 3· ·1015 Radiazione visibile 10-2 – 10-1 3· ·1016 Radiazione ultravioletta 10-5 – 10-2 3· ·1019 Rontgenscopia 10-8 – 10-5 3· ·1022 Gammascopia, Radioisotopi

5 Classificazione delle onde elettromagnetiche
Radiazione ultravioletta  Radiazione visibile  Radiazione infrarossa 

6 Potere emissivo totale E
Grandezze Radiative Potere emissivo totale E  Energia termica emessa dalla superficie considerata nell’unità di tempo e per unità di area Irradiazione totale I  Energia che incide sulla superficie considerata nell’unità di tempo e per unità di area

7 Grandezze Radiative monocromatiche o spettrali
Radiosità totale R  Energia che lascia, per emissione e riflessione, la superficie considerata nell’unità di tempo e per unità di area Grandezze Radiative monocromatiche o spettrali  E I R

8 Grandezze Radiative   

9 Assorbimento, Riflessione e Trasmissione
aliquota dell’irradiazione trasmessa aliquota dell’irradiazione riflessa aliquota dell’irradiazione assorbita

10 Assorbimento, Riflessione e Trasmissione
  

11 Assorbimento, Riflessione e Trasmissione
  I coefficienti a, r e t sono grandezze totali e possono assumere valori compresi tra 0 e 1

12 Superficie con a=1 Assorbe completamente la radiazione incidente su di essa  a=1 r=0 t=0 Superficie termicamente nera

13 Superficie termicamente nera
Superficie con a=1 Superficie termicamente nera

14 Riflette completamente la radiazione incidente su di essa
Superficie con r=1 Riflette completamente la radiazione incidente su di essa  a=0 r=1 t=0

15 Trasmette completamente la radiazione incidente su di essa
Superficie con t=1 Trasmette completamente la radiazione incidente su di essa  a=0 r=0 t=1

16 Assorbimento, Riflessione e Trasmissione
Coefficienti monocromatici o spettrali  a r t Alcuni materiali presentano caratteristiche di emissione, assorbimento e trasmissione variabili con 

17  0.70m <  < 2.0m  t > 0.90
 > 2.7m o  < 0.20m  il vetro risulta praticamente opaco alla radiazione

18 Superfici ideali Superficie termicamente nera  Assorbitore ideale 
Mostra particolari caratteristiche anche in emissione

19 IPOTESI Regime stazionario
Supefici limite con identiche caratteristiche radiative Stessa irradiazione I Materiale omogeneo e isotropo Superfici isoterme

20  I = E+rI = R

21 IPOTESI Regime stazionario
Supefici limite con identiche caratteristiche radiative Stessa irradiazione I Materiale omogeneo e isotropo Superfici isoterme

22 L’assorbitore ideale è anche un emettitore ideale
 I = En = Rn  L’assorbitore ideale è anche un emettitore ideale

23 Legge di Stefan-Boltzmann
Per il corpo nero l’emissione di energia termica per irraggiamento è regolata da tre leggi fondamentali  Legge di Stefan-Boltzmann 5.67 x 10-8 W/(m2K4)

24 Legge di Planck Legge di Wien
3.741 x 108 Wm4/m2 1.439 x 104 mK Legge di Wien 2898 mK

25 Andamento di Enl in funzione di l

26 Emissività monocromatica
Superfici reali Emissività totale Emissività monocromatica    

27 Superfici reali Legge di Kirchoff  

28 Superfici grigie  

29 Superfici grigie 

30 Superfici grigie 

31 Superfici grigie

32 Fattore di configurazione geometrica

33 Fattore di configurazione geometrica


34 Fattore di configurazione geometrica
  F1,2=F2,1=1 F1,2=1 e F2,1<1

35 Proprietà dei fattori di configurazione geometrica
Proprietà della reciprocità  A1 F1,2= A2 F2,1  Se A2<<A1  F1,2=(A2/A1)F2,10

36 Proprietà dei fattori di configurazione geometrica
Proprietà della cavità  A1 R1=A1 F1,1R1+A1 F1,2 R1+ +A1 F1,3 R1+ A1 F1,4 R1  F1,1 + F1,2 + F1,3 + F1,4= 1

37 Proprietà dei fattori di configurazione geometrica
Proprietà additiva  F1,2= F1,(a+b)= F1,a + F1,b

38 Scambio termico radiativo
IPOTESI Piastre piane parallele indefinite Regime stazionario T1 > T2 F1,2=F2,1=1

39 Scambio termico radiativo
 Bilancio di energia relativo a VC1  

40 Scambio termico radiativo
 Bilancio di energia relativo a VC2 

41 Scambio termico radiativo
 

42 Scambio termico radiativo
Superfici nere r1=r2=0 t1=t2=0 

43 Scambio termico radiativo
Superfici grigie a1 = 1 a2 = 2 r1 = 1-a1 r2 = 1-a2 (corpo opaco)

44 Scambio termico radiativo
Superfici grigie a1 = 1 a2 = 2 r1 = 1-a1 r2 = 1-a2 (corpo opaco)  

45 Scambio termico radiativo
Superfici grigie  

46 Scambio termico radiativo
Superfici grigie  

47 Scambio termico radiativo
Superfici grigie  

48 Scambio termico radiativo
Superfici grigie  

49 Scambio termico radiativo
Superfici grigie   

50 Scambio termico radiativo
Superfici grigie  

51 Scambio termico radiativo
Superfici grigie se 1= 2=  

52 EFFETTO SERRA 0.2m <  < 3m  t  1
 > 3m oppure  < 0.2m  t  0.1

53 EFFETTO SERRA  Ts= 5500K  max= 0.53m
 Energia solare incidente sulla superficie nera

54 EFFETTO SERRA  T = 373K  max = 7.8m
 Circa il 10% di En viene trasmesso

55 OSSERVAZIONI La piastra captante non ha un comportamento da corpo nero (r0) Esiste una piccola aliquota di radiazione solare incidente riflessa dalla piastra captante L’aliquota riflessa conserva la stessa lunghezza d’onda della radiazione incidente Nell’intercapedine tra vetro e piastra non vi è il vuoto ma semplicemente aria Bisogna tener conto dei fenomeni di trasporto convettivo