Cos’è il trasferimento di calore e a cosa serve

Bene, siamo lieti di vederti qui, nell’articolo troverai: Cos’è il trasferimento di calore e a cosa serve.

Oggi esamineremo i diversi tipi di processi coinvolti trasferimento di calore, così come impareremo a utilizzare questo processo fisico a nostro vantaggio nelle strutture.

Cos’è il trasferimento di calore

Il trasferimento di calore è un tipo di movimento fisico che propaga il calore (non la temperatura) in diversi tipi di mezzi e sistemi. È un argomento importante, tanto che una branca della fisica si occupa esclusivamente dello studio di questi processi, la termodinamica. Inoltre, quando si studia il trasferimento di calore, possono essere applicati e migliorati i settori industriali, così come i passaggi (l’evaporazione ne è un chiaro esempio).

Tipi di processi di trasferimento del calore

Per quanto riguarda le modalità di trasferimento del calore, queste sono classificate in tre grandi gruppi:

  • Trasferimento in auto: In questo caso il trasferimento avviene per contatto diretto tra due mezzi materiali e le particelle che li compongono, e quando questi si trovano a temperature diverse. Lo stato dei materiali può essere gassoso, liquido o solido e non c’è trasferimento di materia tra loro. Un esempio classico è il riscaldamento di una barra di metallo a un’estremità. Poiché c’è un differenziale di temperatura e non ci sono influenze o agenti esterni, il calore passerà (condurrà, essendo conduzione) attraverso la barra, dall’estremità più calda all’altra.
  • Trasferimento di radiazioni: È il processo di emissione di calore dai corpi a causa della loro temperatura. In questo caso non c’è contatto tra i corpi, ma il trasferimento per irraggiamento avverrà ogni volta che un corpo si trova ad una temperatura superiore allo spazio in cui si trova. Il sole è un perfetto esempio di irraggiamento: nonostante sia molto lontano, per il suo potere calorifico trasmette calore allo spazio, il che rende l’asfalto molto caldo in una giornata estiva nonostante sia lontano da esso.
  • Trasferimento per convezione: In questo caso il trasferimento avviene mediante l’intervento di un fluido in movimento, che sarà quello che trasporterà l’energia termica dal punto A al punto B. Il fluido può essere liquido o gassoso, e la convezione può essere forzata o naturale. Il convezione forzata Viene generato mediante un ventilatore o una pompa che, attraverso l’aria o l’acqua, costringerà il fluido a muoversi attraverso una zona calda per acquisire calore e trasmetterlo a una zona fredda.

    Al contrario, il convezione naturale Si basa sulla capacità del fluido stesso di estrarre calore dalla zona calda, modificarne la densità e attraverso questo cambiamento è in grado di passare alla zona fredda senza azioni esterne. Questo tipo di trasferimento si può osservare nei termosifoni: avvicinandovi la mano si possono sentire le correnti d’aria che si generano per convezione, riscaldando l’aria e per questo motivo diminuendone la densità. Riducendo la sua densità a un numero inferiore a quello dell’aria a temperatura ambiente, l’aria calda fluisce verso l’alto.

Perché esiste e perché si verifica il trasferimento di calore?

Il trasferimento di calore si genera quando c’è un gradiente termico o differenziale di temperatura tra due o più sistemi a contatto. Il processo termico continua fino al raggiungimento dell’equilibrio termico, cioè l’uguaglianza delle temperature (noto anche come equilibrio termodinamico).

caratteristiche di trasmissione del calore

All’interno delle caratteristiche del trasferimento di calore possiamo menzionare che il processo viene eseguito ogni volta che i sistemi con cui interagire si trovano all’interno temperature diverse. Va anche notato che il trasferimento è calore o energia termica, che non si tratta di un trasferimento di temperatura, poiché questo concetto riguarda la misurazione del calore mediante unità di misura.

A cosa serve il trasferimento di calore?

In molti casi, le industrie sfruttano i processi di trasferimento del calore nei loro sistemi o strumenti. Questi sono alcuni esempi:

  • Stufe e pannelli radianti: Alcuni funzionano per convezione e altri sono combinati. Il riscaldamento delle sue piastre metalliche sfrutta anche il trasferimento di radiazioni.
  • Evaporazione: Le industrie utilizzano questo processo per rimuovere una grande quantità di acqua attraverso il calore. Il trasferimento di calore in questo caso è accompagnato da trasferimento di massaperdere peso per evaporazione.
  • asciugatura: Questo processo consiste nel rimuovere una piccola quantità di acqua, quindi in questo caso il trasferimento di calore e massa è molto inferiore.
  • Distillazione frazionata: In questo caso l’area di contatto tra vapori e liquidi viene sfruttata per poter dividere bene i componenti per via della loro volatilità e per separare le fasi.

Come isolare o ridurre il trasferimento di calore?

Di per sé è impossibile isolare completamente il trasferimento di calore, ma la velocità della sua trasmissione può essere ridotta. Ogni materiale ha un indice di conducibilità, che è ciò che indicherà il comportamento contro il calore. Se questo coefficiente è alto, il materiale sarà conduttivo, come i metalli. Se è bassa avranno una bassa conducibilità e quindi un’azione isolante.

Cos'è il trasferimento di calore e a cosa serve

Attraverso l’utilizzo di isolanti termici è possibile ridurre il flusso di calore, limitando i processi di trasferimento. Poiché i gas sono considerati a bassa conducibilità, sono generalmente progettati racchiudendo un gas tra le aperture in un solido. Un altro isolante universalmente utilizzato è la fibra di vetro.

    Guarda il seguente video:

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