Immagine copertina trasmissione del calore

La trasmissione del calore è quella “materia” che si occupa di analizzare il meccanismo con cui il calore fluisce all’interno dei materiali e con quale modalità avviene.

Il calore è una forma di energia espressa in Joule (l’unità di misura del Sistema Internazionale dell’energia, del lavoro e del calore). La differenza di temperatura costituisce la vera e propria “forza motrice” della trasmissione del calore.

Il calore è quindi “energia in transito” conseguente ad un gradiente di temperatura (una quantità fisica utilizzata per descrivere la direzione e l’intensità delle variazioni di temperatura in 3 dimensioni). 

La quantità di calore che fluisce è sempre proporzionale alla differenza di temperatura (salto termico).

 

Esistono tre differenti modalità di scambio termico e sono:

  • Conduzione
  • Convezione
  • Irraggiamento

Trasmissione del calore per conduzione

La conduzione è quella modalità di scambio termico che in un solido avviene tra le molecole ad energia maggiore (più calde) che cedono calore per urto a quelle ad energia inferiore (più fredde). Il trasferimento di calore come detto avviene per urto tra molecole a diretto contatto senza trasferimento di materia. Un esempio concreto può essere il cibo che si cuoce nella padella, proprio perchè esso è a contatto con una superficie più calda.

Trasmissione del calore per convezione

La convezione è quella modalità di scambio termico che avviene attraverso il trasferimento di calore tra una superficie solida ed un fluido in movimento che la lambisce. Dapprima il calore passa per conduzione alle molecole del fluido che sono a diretto contatto con la superficie del solido, quindi, si ha un rimescolamento del fluido (trasferimento di materia) con successiva distribuzione del calore dalla superficie verso regioni più lontane da essa. Un esempio concreto può essere un condizionatore, che emette aria fredda con una certa pressione proprio per permettere un ricircolo tra aria fredda e aria calda.

Trasmissione del calore per irraggiamento

L’irraggiamento è quella modalità di scambio termico che si propaga da un corpo sotto forma di onde elettromagnetiche. Come è possibile vedere nell’immagine qui sotto, la luce visibile e l’irraggiamento termico differiscono solo per lunghezze d’onda (frequenza). Il calore si trasferisce da un corpo all’altro senza urto tra molecole nel fluido in movimento. Tutti i corpi emettono calore per irraggiamento e l’intensità di emissione differisce sia dalla temperatura del corpo che dalla natura delle superfici. Un esempio concreto può essere il sole che ci riscalda attraverso i famosi raggi solari.

 

Le tre modalità di trasmissione del calore possono anche essere presenti contemporaneamente. Il corpo umano ne è un esempio, dato che il calore si trasferisce per conduzione tra le differenti parti a contatto, per convezione nel sangue in circolo e per irraggiamento verso l’ambiente esterno.