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Calore - Metodi di propagazione

Appunto di Fisica sui tre metodi di propagazione del calore: la conduzione nei solidi, la convenzione nei fluidi e l'irraggiamento nello spazio anche vuoto.

E io lo dico a Skuola.net
Metodi di propagazione del calore

Il calore si propaga per conduzione nei solidi, per convenzione nei liquidi e per irraggiamento nello spazio anche vuoto.


Conduzione


La conduzione è un meccanismo di propagazione di calore nei solidi con trasferimento d'energia, ma senza spostamento di materia. La legge che definisce la rapidità con cui una quantità d'energia si propaga in uno strato di materia è E/t= lambda S T/d.
Il coefficiente di conducibilità termica determina quanto rapidamente una sostanza specifica sia in grado di condurre calore. I buoni conduttori hanno alti valori, i buoni isolanti hanno bassi valori. Quando tocchiamo un oggetto di ferro sentiamo una sensazione di freddo per la sottrazione rapida di calore che il ferro provoca alla nostra mano, il calore passa rapidamente al ferro che è un buon conduttore.

Convenzione

I fluidi sono cattivi conduttori di calore, ma sfruttano i moti convettivi che avvengono naturalmente in ogni fluido a causa della spinta d'Archimede per propagare calore con spostamento di materia e trasferimento d'energia. I moti convettivi non avvengono in assenza di gravità. il fluido a contatto con la fonte di calore diventa meno denso e viene sottoposto a una spinta d'Archimede verso l'alto che provoca un moto convettivo ascendente, tali particelle di fluido sostituiscono particelle più fredde che nel loro movimento danno origine a un moto convettivo discendente.

Irraggiamento

Meccanismi di propagazione del calore come conduzione e convenzione hanno bisogno di materia per verificarsi. Però il calore viaggia nello spazio anche vuoto tramite irraggiamento. Irraggiare significa emettere radiazioni; tali radiazioni elettromagnetiche provocano nel corpo che le assorbe un aumento di temperatura e sono generate dall'oscillazione di campi elettrici e magnetici che si propagano alla velocità della luce nello spazio anche vuoto. Le radiazioni elettromagnetiche rientrano in un fenomeno generale chiamato onda: perturbazione che si propaga nello spazio trasportando energia e non materia: onda sonora e onda mare hanno bisogno di materia per propagarsi, mentre la radiazione elettromagnetica no. La radiazione può essere assorbita, può attraversare un corpo o può essere diffusa. La trasmissione di calore nel vuoto o attraverso corpi trasparenti si chiama irraggiamento. Tutti i corpi emettono radiazioni, i corpi più caldi sopra i 1300 K (rosso acceso, giallo 1500 K, bianco 1800 K) sotto forma di luce visibile di differente colore a seconda della loro temperatura, mentre i corpi sotto queste temperature emettono radiazioni che sono invisibili all'occhio umano, chiamate radiazioni infrarosse, visibili tramite strumentazioni specifici e studio dell'immagine termografica. Secondo la Legge di Stefan-Boltzmann tutti i corpi che emettono radiazioni seguono la potenza radiante: la quantità d'energia emessa dal corpo nell'unità di tempo è uguale al coefficiente di emissibilita del numero puro, costante. Da questa legge la temperatura del sole e il raggio delle stelle, vi sono risvolti interessanti nello studio dei corpi celesti. La termografia è utile per studiare le radiazioni infrarosse rese visibili tramite scale cromatiche dal blu al rosso (applicazioni in campo medico e ingegneristico).
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