Formulario e cenni di teoria Fisica Tecnica

Energia Cinetica

K = ¹/₂ m v²

Kg m² s^-2 = ^K/_N · m = ^K/_p

Kg m² s^-2 1J = 1Nm

Energia Potenziale

V = m g h

Lavoro

Misura il revarbo utile della forza con la spostamento.

W = F S

• Angolo 0° -> Lavoro Motore (W > 0) +
• Angolo 90° -> Lavoro Nullo (W = 0) /
• Angolo 180° -> Lavoro Resistente (W < 0) -

Lavoro Compito della Forza Gravitazionale

W_graze = V_i - U_t

Lavoro dell'energia cinetica

W = K_t - K_i

1 N = 1 kg 1 ^m/_s²

1 kgf = 9,8062 N

ENERGIA INTERNA e CALORE

W = ∆U + ∆K + ∆E

W = ∆U + ∆K + ∆E

W = Q + ∆E = C ∙ m ∙ ∆T

W + Q = ∆U + ∆K + ∆E

Primo principio del principio dei sistemi chiusi

CONDUZIONE

"POSTULATO DI FOURIER" per la conduzione

Φ̇ = q̇_cond = - K ∙ A ∙ (dT/dx)

• conducibilità termica
• gradiente termico

Φ = ∫ qv_cd ∙ dT

• positivo
• gradiente della funzione sempre negativo

Alettature

Φ = h (A_r + e_f A_f) (T_sp - T∞)

• Flusso scambiatore su sistema di piccole alette
• Conduttanza convettiva
• Differenza di temperatura

e = Potenza creata veramente trasmessa

Potenza trasmessa se T_ap = T_ps

• Apro ritmato
• Flusso dicrozzine
• Area secondaria
• Con addesorre

Scambiatori di calore

(Scambiatore di calore a doppio ciclo)

R = R_int = R_n + R_n + R_convezione

• Convezione esterna tubo interno
• Conduzione su superficie cilindrica

R = 1/_h1A2 + ln(r₂/r₁)/2πLk + 1/_n2A2

Q = ΔT/R = U A ΔT = U_i A_i ΔT = VΘ A e_e ΔT

R_c = R_norm + R_c = R/ΔT = 1/U A ΔT

1/U A ΔT = 1/V A e_e ΔT

L_D = Coefficient globale di trasmissione

≈ 1/W/m² K

• Considerando piccolo
• A_i → A_e ≈ A

EFFETTO SERRA

L'effetto serra è un fenomeno atmosferico-climatico che indica la capacità di un pianeta di trattenere nella propria atmosfera parte dell'energia proveniente dalla sua stella. Esso fa parte dunque dei complessi meccanismi di regolazione dell'equilibrio termico di un pianeta (o satellite) e agisce attraverso la presenza nell'atmosfera di alcuni gas - detti appunto gas serra - che hanno come effetto globale quello di mitigare l'escursioni termiche a cui sarebbe soggetto il pianeta in loro assenza.

Questi gas infatti, per le proprie particolari proprietà molecolari-spettroscopiche, risultano trasparenti all'irraggiamento solare entrante ad onda corta, ma opachi alla radiazione infrarossa ad onda lunga (circa 15micron) rimessa dalla superficie del pianeta riscaldata dai raggi solari diretti.^[1]

Il termine deriva dall'analogia (non pienamente corretta) con quanto avviene nelle serre per la coltivazione (in questo caso vi è infatti anche un blocco della convezione atmosferica che è un'altra modalità di trasferimento del calore).

L'effetto serra terrestre è creato da una serie di fenomeni che interagendo tra di loro regolano costantemente il contenuto dei gas serra in atmosfera, e proprio grazie all'effetto serra terrestre è possibile la presenza e lo sviluppo della vita sulla Terra.

Descrizione

I raggi solari a corta lunghezza d'onda penetrano facilmente nell'atmosfera raggiungendo in buona parte la superficie del pianeta Terra, dove vengono in parte riflessi ed in parte assorbiti dalla superficie e convertiti in calore. Il calore viene dissipato verso lo spazio sotto forma di irraggiamento infrarosso, secondo le leggi fondamentali dell'irradiazione elettromagnetica (legge del corpo nero di Planck, legge di Stefan-Boltzmann e legge di Wien). L'interferenza dei gas serra (sotto forma di assorbimento e opacità) alla dissipazione della radiazione infrarossa terrestre comporta l'accumulo di energia termica in atmosfera e quindi l'innalzamento della temperatura superficiale fino al raggiungimento di un punto di equilibrio termico-radiativo tra radiazione solare in arrivo e radiazione infrarossa in uscita.

L'inquinamento atmosferico dovuto alla continua e crescente combustione di fonti fossili a scopo energetico, alla deforestazione tropicale, all'agricoltura industrializzata e all'estensione della pratica dell'allevamento di bestiame, determina un aumento dei gas serra in atmosfera in particolare dell'anidride carbonica (CO₂), del metano (CH₄), del protossido di azoto o ossido di diazoto (N₂O) e dell'ozono (O₃) innalzando così l'effetto serra naturale di una componente antropica dando origine ai cambiamenti climatici attuali sotto forma di riscaldamento globale. Quanto agli effetti sul vapore acqueo essi sono indiretti (aumento dell'evaporazione dalla superficie oceanica in seguito a riscaldamento) e ancora poco compresi.

Nel sistema solare, oltre che sulla Terra, l'effetto serra regola le condizioni termiche su Marte, Venere e Titano, mentre la nostra Luna, priva di atmosfera e quindi di effetto serra, presenta escursioni di temperatura fortissime fra il giorno e la notte e fra le zone in ombra e quelle illuminate.

Entalpia specifica

Il calore specifico medio (c_p) è definito come la media pesata dei calori specifici dell'aria e del vapore per la miscela che si sta considerando; sia

M_A = 1 Kg_A (Aria); M_v = x Kg_v (Vapore)

dove x è il titolo della miscela in esame; ricordando che

C_p = c_pA ∙ M_A + c_pv ∙ M_v

posso quindi definire

c'_p = C_paria + x ∙ C_pvap

dove C_paria e C_pvap sono i calori specifici a pressione costante. Ora posso definire il concetto di entalpia specifica J come

J = h_A + x ∙ h_v

h_A = c_P ∙ T   h_v = r + c_P ∙ T

dove r è il calore latente di vaporizzazione.

c_pA = 1/

Ora, sapendo che:   r = 2500

sostituendo a (9) ottengo

J = T + x ∙ (2500 + 1.9 ∙ T)

La (12) è da ritenersi un ottimo strumento per la risoluzione di tutti quei problemi dove (come è stato implicitamente fatto nei passaggi per arrivarci) è consentita l'approssimazione a gas perfetto della miscela acqua-vapore.

Diagramma Psicrometrico

Il diagramma psicrometrico è di uso relativamente recente. In figura 2 ne è rappresentato un esempio; nel resto della trattazione verranno usate porzioni di questo diagramma, quindi con le stesse unità di misura. E' stato introdotto per la prima volta con l'Igrometro di Assman (detto appunto Psicrometro), attualmente uno dei modelli di igrometro più usato (per una descrizione vedi pagina 10).

Due corpi si scambiano calore per irraggiamento in base alla loro geometria propria e reciproca connessa al fattore di vista che indica la quantità di radiazione emessa da un corpo che incide su un altro corpo, in base alle proprietà radiative.

Due corpi di massa m₁ e m₂ con la stessa forma ma costituiti da materiali differenti possono avere anche proprietà radiative differenti che vengono valutate prendendo come modello il cosiddetto "corpo nero", considerato come riferimento vista la capacità di assorbire radiazioni di qualsiasi lunghezza d'onda.

Un corpo nero presenta un potere emissivo totale, inteso come la capacità di assorbire e un'emissione di radiazioni di tutte le lunghezze d'onda e un potere emissivo monocromatico inteso come quantità di radiazioni assorbite e emesse per unità di superficie e per unità di lunghezza d'onda.