Ecologia: Bilanci termici

Cos'è il calore?

Calore

Energia casuale molecolare di atomi e molecole. Si misura in energia, calorie o Joules (unità di energia).

Temperatura

Misura il calore di una sostanza in gradi Celsius o Fahrenheit.

Calore specifico

L'energia necessaria per aumentare 1 g di sostanza di 1°C. Il calore specifico dell'acqua è 1 caloria (4.184 joules)/g °C.

Costante solare

La costante solare S0 è la quantità di energia che raggiunge la superficie esterna dell'atmosfera. La quantità di energia che raggiunge l'unità di superficie terrestre dipende:

• Dall'angolo di incidenza dei raggi solari
• Dallo spessore e trasparenza dell'atmosfera attraversata

Bilanci termici

Il 98% dell'energia solare incidente viene dissipata nei sistemi fisici della biosfera. Le singole unità viventi non possono controllare il proprio ambiente ma devono adattarsi alle realtà fisiche dei diversi habitat, le cui caratteristiche sono determinate dalla forza della luce solare.

Gli organismi viventi devono equilibrare i loro bilanci termici: producono calore associato al loro lavoro e ricevono calore dal sole.

Scambio di calore

Lo scambio di calore tra un organismo e il suo ambiente può avvenire tramite:

Evaporazione

Passaggio di stato che determina perdita di calore. Il calore di evaporazione dell'H₂O è 2400 J/g. Quando l'acqua evapora, porta con sé energia cinetica.

Il tasso di evaporazione dipende da:

• Temperatura della superficie
• Differenza della pressione di vapore dell'acqua
• Resistenza della superficie alle perdite d'acqua (es. pelle, lingua, piedi, gola)

Quando c'è molta umidità, l'evaporazione è inesistente!

Irraggiamento

Scambio di energia elettromagnetica tra oggetti non in contatto. Tutto ciò che non è allo zero assoluto emette radiazioni. L'emissione di radiazioni è proporzionale alla temperatura della superficie. Il sole è la sorgente di radiazioni a onde corte, mentre la radiazione da oggetti sulla terra si trasmette a onde lunghe.

Conduzione

Trasferimento diretto di calore tra due materiali (solidi o fluidi) in contatto. Il controllo del flusso di calore per conduzione dipende dalla conduttività termica.

Migliori isolanti:

• Aria ferma: 0.024
• Pelliccia di volpe: 0.036
• Lana di pecora: 0.063
• Piume di piccione (arruffate): 0.065
• Piume di piccione (lisce): 0.16
• Grasso: 0.17
• Acqua: 0.59
• Ghiaccio: 2.20

Peggiori isolanti:

• Aluminum: 240

Convezione

L'aria in movimento accelera la perdita di calore (15°C, senza vento).