Trasmissione del calore

Quali sono i modi in cui avviene la trasmissione del calore?

Vuoi sapere secondo quali metodi può avvenire la conduzione del calore?

Vuoi conoscere che cos'è il calore e come può essere trasmesso?

Se si continua con la lettura dell'articolo. In questa lezione studieremo infatti che cos'è il calore e come può essere trasmesso.

Il calore è una forma di energia connessa all'agitazione termica delle particelle che compongono il corpo; il calore è strettamente connesso al concetto di temperatura, ovvero quella grandezza fondamentale che rappresenta un indice di quanta energia sotto forma di calore un corpo possiede.

In altra parole, le particelle di un corpo caldo hanno un'elevata agitazione termica e quindi un'elevata temperatura; le particelle di un corpo caldo hanno una bassa agitazione termica e quindi una bassa temperatura.

Essendo il calore una forma di energia la sua unità di misura nel Sistema Internazionale è il Joule.

Ma come avviene la trasmessione del calore?

Le modalità di trasmissione del calore sono tre:

conduzione;
convezione;
irraggiamento.

Di seguito forniamo una breve introduzione per poi fornirvi dei link per ulteriori approfondimenti.

Trasmissione del calore per conduzione

La conduzione è il metodo con cui il calore si trasmette negli oggetti solidi. Supponiamo di mettere la punta di un coltello metallico vicino a una fiamma; dopo pochi minuti anche il manico sarà caldo.

È successo che il calore si è propagato da un estremo all'altro del coltello: questo meccanismo di trasmissione del calore è detto di "conduzione".

Si può spiegare questo meccanismo tenendo conto del fatto che gli atomi del coltello vicini alla fiamma vibrano molto velocemente perché si trovano ad una temperatura elevata. Queste vibrazioni vengono trasmesse agli atomi vicini i quali fanno vibrare quelli a loro vicini e così via.

Man mano che gli atomi adiacenti vibrano più forte aumentano la loro temperatura; bisogna infatti ricordare che le particelle che compongono un corpo sono in perenne agitazione termica e tale agitazione è maggiore quanto maggiore è la temperatura del corpo.

Gli atomi vibrano attorno alle loro posizioni di equilibrio, ma non si spostano attraverso la forchetta. Quindi non vi è uno spostamento di materia, ma un trasferimento di energia sotto forma di calore.

Per ulteriori info: conduzione del calore.

Trasmissione del calore per convezione

Supponiamo di mettere una pentola piena d'acqua sul fuoco. Le molecole dell'acqua che si trovano sul fondo aumentano la loro velocità, il liquido caldo diventa meno denso e sale verso l'alto; viceversa, l'acqua fredda - a maggior densità - scende verso il fondo. Si formano dei movimenti di acqua detti "correnti convettive".

convezione acqua

Convezione dell'acqua riscaldata in una pentola.

Le molecole d'acqua si mescolano e il calore si propaga dentro il liquido attraverso questo meccanismo detto "di convezione".

Per ulteriori info: convezione.

Trasmissione del calore per irraggiamento

Per capire il terzo metodo di conduzione del calore dobbiamo ricordare che qualunque corpo emette radiazioni elettromagnetiche; in particolare i metalli e non solo quando vengono riscaldati ad elevate temperature emettono radiazioni che cadono nel campo del visibile (si pensi alla fiamma di una candela o al filamento incandescente di una lampadina).

Quando l'energia raggiante emessa dal corpo caldo investe un altro corpo, una parte di essa viene assorbita e una parte riflessa.

La sola componente assorbita dell'energia raggiante determina il riscaldamento del corpo e quindi una trasmissione di calore secondo un meccanismo detto di "irraggiamento".

La quantità di energia raggiante assorbita è una caratteristica del corpo che assorbe: per esempio, un corpo ruvido e nero assorbe più radiazione di un corpo liscio e bianco.

Questo meccanismo è diverso dai due precedentemente descritti perché può avvenire anche nel vuoto e senza contatto diretto tra i corpi.

Per ulteriori info: irraggiamento.