ConvezioneIsoterma: linea (superficie) lungo la quale T è costante T4> T3 > T2 > T1 > T0 Quantità di energia trasmessa per unità di tempo Attenzione: t tempo T Temperatura. Non immettiamo energia in alcun modo: solo aria si muove verso P. Velocità dell’aria Energia termica che si trasmette
nell’unità di tempo CALORE
Convezione
Isoterma: linea (superficie) lungo la quale T è costante T4> T3 > T2 > T1 > T0 Quantità di energia trasmessa per unità di tempo Attenzione: t tempo T Temperatura. Non immettiamo energia in alcun modo: solo aria si muove verso P. Velocità dell’aria Energia termica che si trasmette
nell’unità di tempo CALORE
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 +?
Giorno:
Brezza di mare Notte:
Brezza di terra Riscaldamento per convezione naturale Q=mcDT
Q=C DT
C = capacità termica del mare elevata, di giorno per scaldarsi
impiega maggiore tempo degli strati superficiali della 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.
Sistema di riscaldamento confortevole per le persone ideato in modo compatibile con la conservazione delle opere d'arte conservate nelle chiese Friendly Heating
http://www.isac.cnr.it/~friendly-heating/indice.htm Monitoraggio
di S. Maria Maggiore di
Rocca Piétore
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 Coefficiente di conducibiltà termica 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
Esempio su conduzione Tc
21.0 ºC Tf
- 6.70 ºC 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? Da si ha Tale energia deve essere fornita dal sistema di riscaldamento per mantenere la temperatura di 21 º C nell’ambiente interno. A s Watt
Spessore equivalente di varie pareti
Lana di vetro Calcestruzzo A s s A Qual è lo spessore equivalente per avere lo stesso isolamento? 1.
Spessore di calcestruzzo (sca) in sostituzione di 10 cm di lana vetro (slv): Calcestruzzo La lana di vetro è la soluzione migliore. Mattone Vetro Legno di quercia Alluminio
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..
Prendiamo una porzione infinitesima lungo l’estenzione della barra come dx Prendiamo una areola della sezione che indichiamo con dS Ci sarà quindi una piccola quantità di calore (dQ) che passa attraverso quest’areola .Per le proporzioni infinitesimali si ha: Dettaglio sul gradiente di temperatura Riscrivo Per dimensioni
infinitesimali quindi diventa
dQ Il Calore va dalla zona a
temperatura più alta
Nella direzione della zona a
temperatura più bassa.
Quindi c’è un segno -
Irraggiamento
Irraggiamento: Trasmissione dell’energia mediante onde elettromagnetiche. Per lunghezze d’onda superiori a 0.72 mm Infrarosso VICINO MEDIO 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. Quantità di energia trasmessa emittanza
0 ÷ 1 costante di Boltzmann Superficie del corpo Temperatura del corpo tempo Corpo nero (astrazione) assorbitore e emettitore perfetto ≡ e = 1 Un corpo emette solo le radiazioni che riesce ad assorbire.
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 Legge di Wien dello spostamento. poi decresce. lmax,
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.
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