Fisica dell'edificio - Argomento: Trasmissione del calore

Argomento 2:

Trasmissione del calore

La branca della trasmissione del calore si applica al 1° e al 2° principio della termodinamica delle stime ipotesti che possono essere usate per risolvere per esempio quanta energia si trasferisce da un sistema ad un altro nell'unità di tempo.

Meccanismi di trasporto dell'energia nella materia

• Fluidi
  • Collisione molecolare: scambio di grandezze estensive avviene grazie ai collisioni di molecolari senza che vi sia spostamento di porzioni macroscopiche del sistema nella direzione della situazione delle grandezze.
  • Collisione turbolenta: scambio di grandezze fisiche estensive è dovuto allo spostamento di porzioni macroscopiche di materia nella direzione dello spost. delle grandezze.
    • Con la collisione turbol. abbiamo la convezione termica
• Solidi
  • Collisione molecolare
    • Con la collisione molecolare abbiamo il fenomeno della conduzione termica

Argomento 2: Trasmissione del calore

La branca della trasmissione del calore applica il 1° e il 2° principio della termodinamica delle ulteriori ipotesi che possono essere usate per risolvere per esempio quanta energia si trasferisce da un sistema ad un altro nell’unità di tempo.

Meccanismi di trasporto dell'energia nella materia

• Fluidi
  • Collisone molecolare: scambio di grandezze estensive avviene grazie a collisioni molecolari senza che vi sia spostamento di parti macroscopiche del sistema nella direzione delle grandezze scambiate
  • Collisone turbolento: scambio di grandezze fisiche estensive è dovuto allo spostamento di parti macroscopiche di materia nella direzione dello spost delle grandezze
  • con la collisone turbol. abbiamo la CONVEZIONE TERMICA
• Solidi
  • Collisone molecolare
    • con la collisone molecolare abbiamo il fenomeno della CONDUZIONE TERMICA

Fenomeni di trasporto (scambio di massa, energia, quantità di moto)

Principio dell'equilibrio locale

I tempi propri di rilassamento di un elemento infinitesimo di volume dV possono risultare molto più piccoli rispetto ai tempi in cui avvengono le interazioni con "l'esterno del volumetto".Se questa condizione è verificata, allora il volumetto è in ogni istante in condizioni di eq. termodinamica e dunque possiamo isolarci dal resto del sistema.

→ "Il principio dice che "ogni elemento infinitesimo di un continuo materiale (= porzione dello spazio dove la materia è presente con continuità) come una fase quasi statica".

Flusso

- Densità di flusso di una grandezza X

• X è una grandezza estensiva generica.
• Individuiamo un volume di controllo fisso rispetto ad un certo sistema di rif. inerziale.

Def. flusso:

X = [Φ_X = ^X/_Δt] → [Φ_X] = [X] t^-1

def.

Il flusso di X è definito dunque come la quantità della grandezza X trasferita per unità di tempo attraverso una superficie S (di area qualsiasi).

es. Il flusso di energia, ossia la quantità della grandezza energia trasferita per unità di tempo attraverso una superficie S (no unità), si misura in J/s o W.

def.

Densità di flusso:

X = _ρX ≡ ^X/_ΔtA

area

della sup attravers

are

elementare

su cui avviene

il trasporto

della quantità X

La densità di flusso di X è definita come la quantità di X trasferita per unità di tempo e per unità di area.

es. La densità di flusso di energia è definita come la quantità di energia che attraversa un'area (1 m²) in un'unità di tempo (1 s) e di conseguenza si misura in

[_ρe] = [^J/_{s m²}]

In generale la densità di flusso di X è un vettore F_X di cui _ρX rappresenta il modulo

se \( \left( \overline{\jmath} \cdot \hat{n} \right) dS \gt 0 \) il flusso della gr. X che attraversa dS fornisce un contributo positivo

se \( \left( \overline{\jmath} \cdot \hat{n} \right) dS \lt 0 \) il flusso di X che attraversa dS fornisce un c