- Che cos'è il trasferimento di calore?
- Guida
- Convezione
- Radiazione
- Isolanti e barriere alle radiazioni
- Unità di misura del trasferimento di calore
Spieghiamo cos'è il trasferimento di calore e come avviene per conduzione, convezione e irraggiamento. Inoltre, isolanti e misure.
Il calore viene sempre trasferito da sistemi a temperatura più alta a sistemi a temperatura più bassa.Che cos'è il trasferimento di calore?
Si chiama trasferimento di calore, trasferimento di calore o trasferimento di calore. calore alfenomeno fisico che consiste nel trasferimento di energia termica da un mezzo all'altro.
Questo si verifica quando duesistemi che sono a diversitemperature vengono messe in contatto, permettendo il flusso di energia dal punto di temperatura più alta a quello più basso, fino a raggiungere aequilibrio termale, in cui le temperature sono equalizzate.
Il processo di trasferimento del calore è inarrestabile (non può essere interrotto) sebbene possa essere rallentato (può essere rallentato), utilizzando barre e isolatori. Ma finché c'è una differenza di calore nel universo, il calore tenderà a trasferirsi attraverso i supporti disponibili. A seconda di essi, detto trasferimento può avvenire in tre modalità: conduzione, convezione e irraggiamento.
Guida
La conduzione del calore viene spesso utilizzata per la cottura dei cibi.La conduzione si chiama trasferimento di calore attraverso il contatto diretto delle particelle di un materiale con quelle di un altro, senza trasferire materia tra i corpi. Si verifica in tutti stati di aggregazione: solido, liquido o gassoso, sebbene negli ultimi due sia solitamente preferita la convezione.
La quantità di calore che viene trasferita per conduzione è determinata dalla legge di Fourier, secondo la quale la velocità di trasferimento del calore attraverso un corpo è proporzionale al gradiente di temperatura che esiste in esso.
Un semplice esempio si vede in un fornello elettrico: il fornello si scalda per effetto di resistenze elettriche e quel calore viene ceduto per conduzione alla pentola che noi depositiamo su di essa e, a sua volta, la pentola farà lo stesso con la cibo cosa cucineremo
Succede anche quando, per sbaglio, tocchiamo la padella calda con la mano: il calore si trasferirà alla nostra pelle al contatto, provocando una scottatura.
Convezione
La convezione è simile alla conduzione, tranne per il fatto che si verifica nei casi in cui un fluido riceve calore e si muove per trasmetterlo all'interno di uno spazio in cui è contenuto. La convezione è il trasporto di calore per mezzo di movimento di un fluido, sia esso gassoso o liquido.
Questo trasferimento avviene nei termini stabiliti dalla Legge del Raffreddamento di Newton, che afferma che un corpo perde il suo calore ad una velocità proporzionale alla differenza di temperatura tra il corpo e l'ambiente circostante.
Un chiaro esempio di ciò si verifica quando riscaldiamo l'acqua in un contenitore. Il calore ceduto per conduzione dal contenitore al liquido riscalderà le porzioni a diretto contatto con esso, le quali si alzeranno e costringeranno altre porzioni fredde del liquido a prendere il loro posto, riscaldando così uniformemente il contenitore. Acqua.
Radiazione
Quest'ultimo tipo di scambio termico è anche l'unico che può avvenire in assenza di contatto e, quindi, anche di un mezzo fisico, cioè nel vuoto.
Questo perché la sua origine è nel movimento termico del particelle caricato con ilquestione, che innesca l'emissione di particelle elettromagnetiche, cioè di radiazione termica, la cui intensità dipende dalla sua temperatura e dalla lunghezza forma d'onda della radiazione considerata.
In genere, i corpi in questa situazione emettono radiazioni ultraviolette, ma da determinate temperature possono emettere radiazioni nello spettro visibile, cioè luce. La quantità di calore irradiata in questo modo può essere determinata dalla legge di Stefan-Boltzmann.
Ogni giorno osserviamo il miglior esempio di radiazione termica: il sole. Nonostante si trovi a 149,6 milioni di chilometri da il nostro pianeta, la temperatura del Sole è così alta che irradia enormi quantità di luce e calore nello spazio.
Entrambe le cose raggiungono il superficie terrestre e lo mantengono caldo e illuminato, con lunghezze d'onda che vanno dall'ultravioletto all'infrarosso, attraversando ovviamente l'intero spettro visibile.
Isolanti e barriere alle radiazioni
Come abbiamo detto, il trasferimento di calore non può essere impedito, ma può essere rallentato, attraverso l'uso di determinati e determinati materiali. Questo perché tutti i materiali trasferiscono il calore in un modo o nell'altro, ma non alla stessa velocità o con la stessa facilità.
Quelli che lo trasmettono in modo rapido ed efficiente sono chiamati conduttori termici. Al contrario, quelli che lo fanno lentamente e faticosamente, sono chiamati isolanti termici (conduzione e convezione) o barriere (irraggiamento).
Un chiaro esempio di materiali isolanti sono quelli che compongono un thermos, che permettono di mantenere più a lungo un liquido caldo o freddo, rallentandone lo scambio termico con il ambiente.
Unità di misura del trasferimento di calore
Secondo lui Sistema Internazionale di Misure, il conducibilità di un corpo è espresso in joule (J), come per il lavoro e il Energia. Tuttavia, ci sono altre unità comunemente usate per misurare il trasferimento di calore:
- Chilocalorie (Kcal). UN caloria è definita come la quantità di calore necessaria per aumentare in a gradi Celsius la temperatura di un grammo di acqua. È una misura spesso utilizzata in nutrizione per misurare la energia chimica contenuto negli alimenti. Una chilocaloria equivale a 1000 calorie.
- BTU (dall'inglese Unità Termica Britannica o unità termica britannica). È definita come la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di un chilo d'acqua di un grado Fahrenheit, che equivale a 252 calorie. Questa misura è comunemente usata nei paesi di lingua inglese, principalmente nel Regno Unito e negli Stati Uniti.