Irragiamento e convezione
che differenza c'è tra conduzione ed irragiamento?
Se ho una parete la mbita da entrambi i lati da aria a temparatura diversa, avro irragiamento+convezione? Oppure cosa?
Se ho una parete la mbita da entrambi i lati da aria a temparatura diversa, avro irragiamento+convezione? Oppure cosa?
Risposte
l'irraggiamento è trasferimento di energia a distanza per effetto elettromagnetico, la conduzione invece è un trasferimento di energia per contatto
Ma anche se ho un corpo nel vuoto, ho irragiamento per effetto della sua temperatura?
si, le onde elettromagnetiche si propagano anche nel vuoto
Scusami la stupidità... Ma se ho una superficie con una certa temperatura nell'aria... Anche in quel caso, oltre ad un eventuale fenomeno di convezione ci sarà irragiamento?
non necessariamente: ad esempio, un materiale può trovarsi ad una certa temperatura e non irradiare perchè può scambiare energia termica in altra maniera (ad esempio tramite vibrazioni acustiche). Un metallo riscaldato invece di solito irradia
"falseaccuse":
non necessariamente: ad esempio, un materiale può trovarsi ad una certa temperatura e non irradiare perchè può scambiare energia termica in altra maniera (ad esempio tramite vibrazioni acustiche). Un metallo riscaldato invece di solito irradia
Perdonami se ti correggo, forse capisco male io, ma da quello che scrivi si evince che lo scambio di calore avviene sempre attraverso uno dei 3 fenomeni... Questo non è vero!
Il fenomeno dell'irraggiamento si presenta ad ogni temperatura superiore agli 0K e la quantità di calore irraggiato è proporzionale a T^4.
Posso abbuonarti il fatto che, se la temperatura è sufficientemente bassa, il calore scambiato per irraggiamento è trascurabile rispetto alle altre forme di calore scambiabili.
Per rispondere alla domanda
"Nausicaa91":la risposta è si!
Ma se ho una superficie con una certa temperatura nell'aria... Anche in quel caso, oltre ad un eventuale fenomeno di convezione ci sarà irragiamento?
Una superificie con una certa temperatura in aria scambia calore sia per irraggiamento, sia per convezione (e se la tocchi o ci apoggia sopra qualcosa scambierà calore anche per conduzione).
"Edo_Rm":
Il fenomeno dell'irraggiamento si presenta ad ogni temperatura superiore agli 0K e la quantità di calore irraggiato è proporzionale a T^4.
Sperimentalmente però si vede che questo non è vero sempre
"falseaccuse":
[quote="Edo_Rm"]
Il fenomeno dell'irraggiamento si presenta ad ogni temperatura superiore agli 0K e la quantità di calore irraggiato è proporzionale a T^4.
Sperimentalmente però si vede che questo non è vero sempre[/quote]
Davvero? Sono interessato! Hai qualche link da passarmi a riguardo???
"Edo_Rm":
[quote="falseaccuse"][quote="Edo_Rm"]
Il fenomeno dell'irraggiamento si presenta ad ogni temperatura superiore agli 0K e la quantità di calore irraggiato è proporzionale a T^4.
Sperimentalmente però si vede che questo non è vero sempre[/quote]
Davvero? Sono interessato! Hai qualche link da passarmi a riguardo???[/quote]
no, ma ti posso assicurare che è così, specie per i solidi ionici
"falseaccuse":
no, ma ti posso assicurare che è così, specie per i solidi ionici
No no ma ti credo
Non era una risposta polemica la mia, solo che non sapendolo mi interessava approfondire di più la questione!
Faccio un esempio, che ritengo utile.
Supponiamo di recarci nella ipotetica casetta in montagna. Col telefono impartiamo il comando di accensione della caldaia, è una caldaia "speciale", perché mentre siamo in viaggio riesce a portare l'ambiente da 0°C a 22°C.
Arrivati sul posto, tutto OK, la temperatura è costante in ogni punto del locale, l'umidità è stata tolta dal deumidificatore, si dovrebbe star bene al caldo e invece, tutti abbiamo freddo e ci teniamo i maglioni di lana addosso con 22°C.!
In particolare le parti scoperte del corpo, faccia e mani, sono veramente gelide, il naso poi è ghiacciato..!
Il problema è proprio di quel $ T^4 $.
La faccia, le mani e il naso sono le sorgenti di calore, le pareti, che si presume ancora vicine a 0°C sono il pozzo in cui si trasferiscono per irraggiamento elettromagnetico le calorie dalla sorgente al pozzo.
Sarebbe interessante far un semplice calcolo considerando il confronto tra casa con pareti a regime termico e la casetta di montagna supponendo una superficie facciale di $ S=100cm^2 $ e una differenza di temperatura di $ Delta T = 30 C $ in montagna e $ Delta T = 10 C $ a casa.
NB: l'ho condita un po, ma è una osservazione realmente accaduta, la posto qui, penso sia utile un attimo di riflessione e se qualcuno vuole far il calcolo, ben venga.
Supponiamo di recarci nella ipotetica casetta in montagna. Col telefono impartiamo il comando di accensione della caldaia, è una caldaia "speciale", perché mentre siamo in viaggio riesce a portare l'ambiente da 0°C a 22°C.
Arrivati sul posto, tutto OK, la temperatura è costante in ogni punto del locale, l'umidità è stata tolta dal deumidificatore, si dovrebbe star bene al caldo e invece, tutti abbiamo freddo e ci teniamo i maglioni di lana addosso con 22°C.!
In particolare le parti scoperte del corpo, faccia e mani, sono veramente gelide, il naso poi è ghiacciato..!
Il problema è proprio di quel $ T^4 $.
La faccia, le mani e il naso sono le sorgenti di calore, le pareti, che si presume ancora vicine a 0°C sono il pozzo in cui si trasferiscono per irraggiamento elettromagnetico le calorie dalla sorgente al pozzo.
Sarebbe interessante far un semplice calcolo considerando il confronto tra casa con pareti a regime termico e la casetta di montagna supponendo una superficie facciale di $ S=100cm^2 $ e una differenza di temperatura di $ Delta T = 30 C $ in montagna e $ Delta T = 10 C $ a casa.
NB: l'ho condita un po, ma è una osservazione realmente accaduta, la posto qui, penso sia utile un attimo di riflessione e se qualcuno vuole far il calcolo, ben venga.
Risolvere un problema del genere, per quanto semplice possa apparire è effettivamente complesso!
Intanto, per semplificarmi la vita, farei una grossa approssimazione, e cioè che sia io che le pareti di casa possiamo essere approssimati ad un corpo nero.
Il potere emissivo monocromatico del corpo nero è dato dalla Legge di Planck:
$q_b$$_e$$(\lambda)$$=$$\frac{2*\pi*c^2*h}{\lambda^5}$$*$$\frac{1}{exp((c*h)/(\lambda*k*T))-1}$
Dove $h$ è la costante di Planck, $k$ la costante di Boltzmann, $c$ la velocità della luce, e $\lambda$ la lunghezza d'onda.
Integrando $q_b$$_e$ su tutto lo spettro di lunghezze d'onda si ottiene il flusso totale emesso:
$\int_{0}^{infty} q_b(\lambda) d\lambda$$=$$\sigma_0$$*$$T^4$ detta anche legge di Stefan-Boltzmann
dove $\sigma_0$$=$$5.67*10^-8$ $[W/(m^2*K^4)]$
La potenza termica scambiata tra due corpi è
$Q_1$$_-$$_2$$=$$F_1$$_-$$_2$$*$$S_1$$*$$\sigma_0$$*$$T_1^4$$-$$F_2$$_-$$_1$$*$$S_2$$*$$\sigma_0$$*$$T_2^4$
Dove $F_1$$_-$$_2$ rappresenta la frazione di potenza emessa dal corpo 1 che incide sul corpo 2, detto anche fattore di vista.
Siccome $Q_1$$_-$$_2$$=0$ per $T_1$$=$$T_2$ si ha che $F_1$$_-$$_2$$*$$S_1$$=$$F_2$$_-$$_1$$*$$S_2$$=$$G$
Si ha quindi
$Q_1$$_-$$_2$$=$$G$$*$$\sigma_0$$*$$(T_1^4-T_2^4)$
Tornando al mio problema, io (corpo 1) essendo interamente all'interno della casa (corpo 2), tutta l'energia che emetto incide sulla casa, quindi $F_1$$_-$$_2$$=1$ e di conseguenza $F_2$$_-$$_1$$=$$\frac{S_1}{S_2}$
Quindi nel problema da me considerato ho che $Q_1$$_-$$_2$$=$$S_1$$*$$\sigma_0$$*$$(T_1^4-T_2^4)$
Risolviamo numericamente il problema!
$S_1$$=$$100$$[cm^2]$$=$$0.01$$[m^2]$
In montagna, la temperatura dei muri è 0°C (quindi 273 K) e la mia temperatura corporea è 36°C (quindi 309 K)
$Q_1$$_-$$_2$$=$$0.01$$*$$5.67*10^-8$$*$$(309^4-273^4)$ $rArr$ $Q_1$$_-$$_2$$=$$2.02$$[W]$
In casa, la temperatura dei muri è 22°C (quindi 295 K) e la mia temperatura corporea è 36°C (quindi 309 K)
$Q_1$$_-$$_2$$=$$0.01$$*$$5.67*10^-8$$*$$(309^4-295^4)$ $rArr$ $Q_1$$_-$$_2$$=$$0.88$$[W]$
Otteniamo che il calore che il nostro corpo perde nella casa fredda in montagna è più di 2 volte superiore del calore che il nostro corpo perde nella casetta al caldo in città
Se speravate dimagrire semplicemente scambiando calore con le pareti della vostra casa, standovene comodamente seduti sul divano di casa vostra (anzi, standovene in piedi, altrimenti il calore scambiato diminuisce a causa del fattore di vista) vi va male... Convertendo le potenze scambiate in calorie si ottiene che in montagna scambiate $0.483$$[(cal)/s]$
Considerate che un biscottino al cioccolato, una gocciola per la precisione vi da 59kcal, ossia 59000 calorie...
Per smaltire il biscottino dovreste starvene in piedi per 122153 secondi, cioè quasi [size=200]34 ore[/size]
Meglio andare a correre mi sa
Intanto, per semplificarmi la vita, farei una grossa approssimazione, e cioè che sia io che le pareti di casa possiamo essere approssimati ad un corpo nero.
Il potere emissivo monocromatico del corpo nero è dato dalla Legge di Planck:
$q_b$$_e$$(\lambda)$$=$$\frac{2*\pi*c^2*h}{\lambda^5}$$*$$\frac{1}{exp((c*h)/(\lambda*k*T))-1}$
Dove $h$ è la costante di Planck, $k$ la costante di Boltzmann, $c$ la velocità della luce, e $\lambda$ la lunghezza d'onda.
Integrando $q_b$$_e$ su tutto lo spettro di lunghezze d'onda si ottiene il flusso totale emesso:
$\int_{0}^{infty} q_b(\lambda) d\lambda$$=$$\sigma_0$$*$$T^4$ detta anche legge di Stefan-Boltzmann
dove $\sigma_0$$=$$5.67*10^-8$ $[W/(m^2*K^4)]$
La potenza termica scambiata tra due corpi è
$Q_1$$_-$$_2$$=$$F_1$$_-$$_2$$*$$S_1$$*$$\sigma_0$$*$$T_1^4$$-$$F_2$$_-$$_1$$*$$S_2$$*$$\sigma_0$$*$$T_2^4$
Dove $F_1$$_-$$_2$ rappresenta la frazione di potenza emessa dal corpo 1 che incide sul corpo 2, detto anche fattore di vista.
Siccome $Q_1$$_-$$_2$$=0$ per $T_1$$=$$T_2$ si ha che $F_1$$_-$$_2$$*$$S_1$$=$$F_2$$_-$$_1$$*$$S_2$$=$$G$
Si ha quindi
$Q_1$$_-$$_2$$=$$G$$*$$\sigma_0$$*$$(T_1^4-T_2^4)$
Tornando al mio problema, io (corpo 1) essendo interamente all'interno della casa (corpo 2), tutta l'energia che emetto incide sulla casa, quindi $F_1$$_-$$_2$$=1$ e di conseguenza $F_2$$_-$$_1$$=$$\frac{S_1}{S_2}$
Quindi nel problema da me considerato ho che $Q_1$$_-$$_2$$=$$S_1$$*$$\sigma_0$$*$$(T_1^4-T_2^4)$
Risolviamo numericamente il problema!
$S_1$$=$$100$$[cm^2]$$=$$0.01$$[m^2]$
In montagna, la temperatura dei muri è 0°C (quindi 273 K) e la mia temperatura corporea è 36°C (quindi 309 K)
$Q_1$$_-$$_2$$=$$0.01$$*$$5.67*10^-8$$*$$(309^4-273^4)$ $rArr$ $Q_1$$_-$$_2$$=$$2.02$$[W]$
In casa, la temperatura dei muri è 22°C (quindi 295 K) e la mia temperatura corporea è 36°C (quindi 309 K)
$Q_1$$_-$$_2$$=$$0.01$$*$$5.67*10^-8$$*$$(309^4-295^4)$ $rArr$ $Q_1$$_-$$_2$$=$$0.88$$[W]$
Otteniamo che il calore che il nostro corpo perde nella casa fredda in montagna è più di 2 volte superiore del calore che il nostro corpo perde nella casetta al caldo in città
Se speravate dimagrire semplicemente scambiando calore con le pareti della vostra casa, standovene comodamente seduti sul divano di casa vostra (anzi, standovene in piedi, altrimenti il calore scambiato diminuisce a causa del fattore di vista) vi va male... Convertendo le potenze scambiate in calorie si ottiene che in montagna scambiate $0.483$$[(cal)/s]$
Considerate che un biscottino al cioccolato, una gocciola per la precisione vi da 59kcal, ossia 59000 calorie...
Per smaltire il biscottino dovreste starvene in piedi per 122153 secondi, cioè quasi [size=200]34 ore[/size]
Meglio andare a correre mi sa
Ringrazio vivamente.
Elegante esposizione, ottimo risultato Edo_Rm.
..quando la matematica è applicata a casi fisici, diventa ancora più interessante..
Buone Feste
Elegante esposizione, ottimo risultato Edo_Rm.
..quando la matematica è applicata a casi fisici, diventa ancora più interessante..
Buone Feste
"clauscc78":
Ringrazio vivamente.
Elegante esposizione, ottimo risultato Edo_Rm.
..quando la matematica è applicata a casi fisici, diventa ancora più interessante..
Buone Feste
Grazie
Effettivament avrei potuto scrivere le stesse cose in 2 righe, però così almeno ho spiegato un po' da dove provengono le formule che si usano...E ripeto, il problema sarebbe più complesso ad analizzarlo rigorosamente, perché sia io che i muri siamo lontani dal poter essere approssimati ad un corpo nero...
Ma da buon ingegnere io approssimo
Ora che ci penso sarebbe molto bello poter aprire una parentesi sulle approssimazioni...
Nel campo della meccanica dei fluidi (lo cito non per un motivo particolare, solo lo conosco abbastanza bene), esistono dimostrazioni fatte sia con approssimazioni ragionate, sia con analisi rigorosa...
Il risultato?
Una formula ricavata in 10 minuti con metodi di approssimazione può differire solamente di un fattore x2, x3 circa dalla stessa formula ricavata in molto più tempo con metodi matematici rigorosi...
Susate se mi intrometto in questo topic, ma ho un problema che mi tormenta da un pò... avevo aperto un topic ma nessuno mi risponde e il non capire come risolverlo mi manda in bestia... so che deve essere banale, eppure sono giorni che sono bloccato e piu ci penso e piu divento nervoso perchè penso che sia semplice e mi sa che faccio peggio ...qualcuno può aiutarmi per favore??
Grazie in anticipo
Due oggetti identici sono posizionati in una stanza in cui la temperatura è di 23°C . La temperatura dell'oggetto 1 è di 85°C, mentre quella dell'oggetto 2 è 35°C.
Qual'è il rapporto fra la potenza netta emessa dall'oggetto 1 e quella irraggiata dall'oggetto 2?
io l'ho svolto utilizzando la Legge di Stefan-Boltzmann di potenza netta emessa dell'oggetto a 85°C in rapporto alla Legge di Stefan-Boltzmann dell'irraggiamento di quello a 35°, che si riduce, a causa del fatto che sono oggetti uguali e quindi con stesso valore di emissività e superficie, a
$ (P_(n1))/P_2 = (T_1^4-T_s^4)/T_2^4 $
a questo punto la cosa che non mi è chiara è:
come dovrei inserire nell'equazione anche qualcosa che riguardi l'oggetto 2 sulla P netta di 1???...
qualcuno sa indirizzarmi a riflettere sul giusto modo di risolvere l'esercizio per favore?
Grazie in anticipo
Due oggetti identici sono posizionati in una stanza in cui la temperatura è di 23°C . La temperatura dell'oggetto 1 è di 85°C, mentre quella dell'oggetto 2 è 35°C.
Qual'è il rapporto fra la potenza netta emessa dall'oggetto 1 e quella irraggiata dall'oggetto 2?
io l'ho svolto utilizzando la Legge di Stefan-Boltzmann di potenza netta emessa dell'oggetto a 85°C in rapporto alla Legge di Stefan-Boltzmann dell'irraggiamento di quello a 35°, che si riduce, a causa del fatto che sono oggetti uguali e quindi con stesso valore di emissività e superficie, a
$ (P_(n1))/P_2 = (T_1^4-T_s^4)/T_2^4 $
a questo punto la cosa che non mi è chiara è:
come dovrei inserire nell'equazione anche qualcosa che riguardi l'oggetto 2 sulla P netta di 1???...
qualcuno sa indirizzarmi a riflettere sul giusto modo di risolvere l'esercizio per favore?
Mi spiace che tu non abbia ricevuto risposta, ma è vietato dal regolamento postare uno stesso quesito in due sezioni diverse del forum.
Tra l'altro anche il necroposting (riesumazione di vecchi topic) non è tanto ben visto
Ti invito pertanto ad attendere risposta nell'altro topic, magari fai un up o meglio un bump per riportare in testa al forum il topic.
Ciao.
P.S. Chiudo questo topic. Per eventuali chiarimenti contattami pure tramite messaggi privati.
Tra l'altro anche il necroposting (riesumazione di vecchi topic) non è tanto ben visto
Ti invito pertanto ad attendere risposta nell'altro topic, magari fai un up o meglio un bump per riportare in testa al forum il topic.
Ciao.
P.S. Chiudo questo topic. Per eventuali chiarimenti contattami pure tramite messaggi privati.
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