{"id":2376,"date":"2006-01-04T00:00:00","date_gmt":"2006-01-03T23:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"2376","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/2376\/","title":{"rendered":"Salve, in merito ai fenomeni di trasmissione del calore vorrei conoscere il principio di funzionamento del thermos e della serra."},"content":{"rendered":"
Il thermos
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Ogni oggetto caldo o freddo, posto in un ambiente caratterizzato da una certa temperatura T, scambia calore con gli altri oggetti finch\u00e9 la sua temperatura raggiunge il valore T. Per rallentare questo processo l’unica possibilit\u00e0 \u00e8 quella di intervenire sui processi di scambio del calore dell’oggetto con l’ambiente cercando di ridurli il pi\u00f9<\/span> possibile. I modi in cui gli oggetti si scambiano calore sono in genere divisi in tre categorie: conduzione, convezione ed irraggiamento.<\/span>

La conduzione del calore <\/span><\/font>\u00e8<\/span><\/font><\/font> ci\u00f2 che avviene all’interno di ogni sostanza a causa del fatto che le molecole che la compongono sono in contatto fra loro e si possono trasferire l’energia cinetica che le tiene sempre in movimento ad ogni temperatura diversa da zero. La convezione riguarda gas e liquidi ed <\/span><\/font>\u00e8<\/span><\/font> dovuta principalmente al fatto che le sostanze a temperatura diversa hanno densit\u00e0 diversa. A causa del <\/span>campo gravitazionale in cui siamo immersi, le “bolle” di sostanza pi\u00f9 calda tendono in generale a muoversi verso l’alto e questo, nella maggior parte dei casi velocizza il trasferimento di calore. L’ultimo <\/span>meccanismo, l’irraggiamento, <\/span><\/font>\u00e8<\/span><\/font> dovuto al fatto che il campo elettromagnetico interagisce fortemente con la materia, e le molecole in moto termico danno origine ad un flusso di fotoni che sottraggono energia e successivamente si muovono secondo le leggi di propagazione della radiazione luminosa. Questo <\/span><\/font>\u00e8<\/span><\/font> il meccanismo con cui il sole, <\/span>nonostante il vuoto che che lo separa dalla terra, riesce a scaldarla.<\/span>

Per isolare un oggetto la cosa migliore <\/span><\/font>\u00e8<\/span><\/font> quella di avvolgerlo con uno strato di materiale che abbia un coefficiente di conduzione il pi\u00f9 basso possibile. Per limitare la convezione questo materiale dovrebbe essere inoltre solido, privo di parti in movimento macroscopico. Il miglior materiale da questo punto di vista <\/span><\/font>\u00e8<\/span><\/font> il <\/span>vuoto. Quello che si fa quindi e di isolare l’oggetto con un doppio contenitore e, fra le due pareti si aspira l’aria in modo da ottenere la miglior approssimazione di vuoto compatibile con i vincoli di praticit\u00e0 e di economia di costruzione del thermos. Infine, per ridurre anche il trasferimento di calore per irraggiamento, le pareti interne dei due contenitori vengono metallizzate come uno specchio per riflettere il pi\u00f9 possibile la radiazione. Naturalmente tutti questi accorgimenti possono solo ridurre la trasmissione di calore ma non eliminarla. Infatti fra i due contenitori ci devono essere dei punti di contatto strutturali e in genere un thermos ha anche un tappo. Questo comporta conduzione di calore. Inoltre l’argentatura delle pareti non elimina completamente l’assorbimento di radiazione ma lo riduce solamente. Questi sono i motivi per cui, seppur lentamente, il contenuto del thermos tende inesorabilmente a termalizzare con l’ambiente circostante.<\/span>
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La serra<\/span>

Nel caso della serra l’obiettivo <\/span><\/font>\u00e8<\/span><\/font> quello di creare un ambiente con una temperatura pi\u00f9 elevata dello spazio circostante. Questo viene ottenuto cercando di isolare l’ambiente dallo spazio che lo circonda ma nello stesso tempo cercando di ottimizzare il flusso di energia dal sole all’interno della serra. Chiudere la serra con dei pannelli di materiale trasparente permette di ottenere entrambi gli effetti desiderati. <\/span>

In primo luogo l’ambiente della serra non pu\u00f2 perdere calore per convezione. La convezione, per una situazione come quella della serra, sarebbe il principale meccanismo di raffreddamento. Infatti il terreno caldo riscalda anche l’aria sovrastante che ad un certo punto sale verso l’alto richiamando dai lati altra aria fredda che sottrae ulteriore calore. In un ambiente chiuso questo meccanismo viene interrotto nel senso che l’aria calda non pi\u00f9 uscire dalla serra e l’altezza di quella che viene chiamata “cella convettiva” viene limitata a pochi metri di altezza. In un ambiente aperto l’altezza della cella sarebbe anche di chilometri e quindi il calore assorbito dal suolo verrebbe diluito in un enorme volume di aria.<\/span>

In secondo luogo il fatto che il tetto della serra sia<\/span><\/font><\/font> trasparente permette alla maggior parte della radiazione solare di entrare nell’ambiente della serra contribuendo a riscaldarne il contenuto.<\/span>

Infine, con un adeguata scelta del materiale trasparente di copertura si pu\u00f2 ottenere il cosiddetto “effetto serra”. Infatti se il materiale <\/span><\/font>\u00e8<\/span><\/font> trasparente alla luce visibile ma opaco o riflettente alla radiazione infrarossa, i corpi all’interno della serra, una volta riscaldati emetteranno radiazione infrarossa ma questa non sar\u00e0 in grado di uscire nuovamente dalla copertura. Solitamente per ottenere questo effetto viene utilizzato del vetro ma esiste un intero filone di ricerca tecnologica sui materiali migliori per ottimizzare il risultato. Facciamo notare che questo effetto avviene anche su scala atmosferica dove le molecole di acqua, metano ed anidride carbonica svolgono il ruolo del vetro nella serra cio<\/span><\/font>\u00e8<\/span><\/font> sono trasparenti alla radiazione visibile ma assorbono nell’infrarosso.
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Link:<\/span>
Una precedente risposta sull’effetto serra<\/a>
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