Conduzione, convezione e irraggiamento

La conduzione, la convezione e l'irraggiamento sono le tre forme di trasferimento di calore. Il calore è l'energia che passa da un corpo o sistema all'altro.

Il trasferimento di calore si verifica solo quando c'è una differenza di temperatura tra due cose.

Durante la conduzione, il trasferimento di calore si verifica quando un corpo o un oggetto è in contatto con un altro.

La convezione, invece, è prodotta dal movimento di gas o liquidi a diverse temperature.

Da parte sua, la radiazione è un trasferimento di calore senza che i corpi siano in contatto. Pertanto, ciò avviene attraverso l'emanazione di energia attraverso le onde elettromagnetiche.

Un esempio che lo illustri sarebbe quello di una pentola di acqua bollente: il fuoco riscalda la pentola (irraggiamento), il metallo nella pentola riscalda l'acqua (conduzione) e l'acqua calda sale per effetto del calore (convezione).

	Guida	Convezione	Radiazione
Definizione	Modulo di trasferimento del calore a contatto.	Forma di trasferimento di calore mediante movimento della materia.	Forma di trasferimento di calore da onde elettromagnetiche.
Direzione di trasferimento	Dalla temperatura più alta a quella più bassa
Meccanismo	Movimento degli atomi all'interno di un corpo	Movimento di gas e liquidi per differenza di temperatura	Propagazione delle onde elettromagnetiche nello spazio
Esempi	Il manico di una pentola di alluminio su un fornello ardente	Sistemi di riscaldamento domestico	Il calore del sole

Cos'è la conduzione del calore?

La conduzione è una forma di trasferimento di calore che si verifica quando due corpi sono in contatto o quando il calore passa da un lato all'altro dello stesso corpo. Ad esempio, se riscaldiamo un'estremità di un tondino di ferro, l'altra estremità si riscalderà dopo un po ', nonostante non sia a diretto contatto con la fonte di calore..

Il meccanismo di trasferimento del calore per conduzione si basa sul movimento degli atomi. All'aumentare della temperatura, gli atomi si muovono più velocemente e spingono anche gli atomi vicini, trasferendo loro calore..

La capacità dei materiali di condurre il calore è nota come conduttività termica. Ad esempio, l'aria ha una bassa conduttività proprio come il legno.

D'altra parte, i metalli, come l'alluminio e il ferro, hanno un'elevata conduttività termica. Questi materiali sono molto efficaci nel condurre il calore, poiché hanno elettroni liberi che trasferiscono l'energia più velocemente dalle zone calde alle zone fredde del corpo..

Esempi di conduzione del calore

• Padella in ghisa su un fornello ardente: il calore del bruciatore riscalda la padella che conduce il calore al resto della padella e al contenuto al suo interno.
• Ghiaccio fuso in mano: se mettiamo un ghiaccio nella mano, si scioglie per conduzione del calore corporeo.
• Piedi caldi nella sabbia: in una calda giornata di spiaggia, se camminiamo sulla sabbia calda a piedi nudi, dopo un po 'ci sentiremo bruciati dalla conduzione del calore della sabbia ai nostri piedi.
• La tazza di caffè caldo: versando caffè caldo (o altra bevanda calda) in una tazza, col tempo sentiremo il calore nelle nostre mani. Ecco perché le tazze hanno un manico in modo che possiamo afferrarlo senza bruciarci..
• Stirare i vestiti: il ferro da stiro utilizzato per rimuovere le rughe dagli indumenti si riscalda e conduce il calore quando viene a contatto con gli indumenti.
• Il termometro: Questo strumento viene utilizzato per misurare la temperatura perché riceve o trasferisce calore per conduzione dell'oggetto o della sostanza con cui è a contatto.
• Cucchiaio di metallo contro cucchiaio di legno: un cucchiaio di legno conduce male il calore mentre il cucchiaio di metallo si riscalda velocemente. Ecco perché possiamo mescolare il cibo con il cucchiaio di legno, ma quando mangiamo la zuppa usiamo un cucchiaio di metallo.

Cos'è la convezione del calore?

La convezione è la forma di trasferimento di calore prodotto dal movimento di liquidi e gas dalle aree calde alle aree fredde. Quando un fluido viene riscaldato, diventa meno denso, facendolo salire.

È grazie al processo di convezione che si formano le nuvole: il vapore acqueo e l'aria calda sulla superficie della Terra si alzano e poi si condensano come nuvole nelle altezze. Questo tipo di convezione è naturale o libera, senza l'intervento di forze esterne.

D'altra parte, la convezione forzata si verifica quando viene applicata una forza per spostare il fluido. Questo è ciò che accade quando utilizziamo i ventilatori per spostare l'aria calda in una stanza, o quando spostiamo il contenuto di una pentola sul bruciatore.

Esempi di convezione del calore

• Sistemi di riscaldamento domestico: l'aria a contatto con un impianto di riscaldamento si riscalda, poi sale e sposta l'aria fredda, provocando correnti d'aria.
• Il calore interno della Terra: il nucleo della Terra è caldo e fluido, per questo si producono correnti di convezione che provocano terremoti ed eruzioni vulcaniche.
• Il fluido nei serbatoi di stoccaggio- Nelle tubazioni di un riscaldatore solare, il fluido si riscalda e diventa meno denso, spostando il calore verso i fluidi più freddi.
• Forno a convezione: l'aria calda all'interno del forno circola grazie ad una ventola, che rende più omogenea la cottura dei cibi.
• Acqua bollente in una pentola: quando mettiamo l'acqua in una pentola su un fornello acceso, l'acqua calda dal basso sale, costringendo il movimento dell'acqua fredda dalla superficie.
• Asciugacapelli: l'aria fredda entra nell'essiccatore, viene riscaldata passando attraverso una resistenza e soffia aria calda attraverso l'ugello.
• Correnti oceaniche: le acque degli oceani sono mantenute in costante movimento per convezione, l'acqua calda dei tropici si muove verso i poli.
• Mongolfiera o mongolfiere: riscaldando l'aria, diventa meno densa, rimane intrappolata all'interno del tessuto del pallone facendolo galleggiare. Pertanto, per scendere, si apre una finestra che lascia fuoriuscire l'aria calda.

Cos'è la radiazione termica?

La radiazione è il trasferimento di calore senza contatto tra gli oggetti. Ciò si verifica attraverso le onde elettromagnetiche, come la luce visibile, l'ultravioletto e l'infrarosso, che viaggiano attraverso lo spazio. Affinché si verifichi la radiazione termica, non è richiesta la presenza di materiale.

I corpi emettono calore per irraggiamento, ma assorbono anche calore, a seconda della differenza di temperatura. In effetti, i corpi che assorbono il meglio sono anche buoni emettitori. Ad esempio, una superficie nera assorbe meglio le radiazioni, ma emette anche più di una superficie bianca.

Pertanto, l'emissione dipende dalla temperatura del corpo, maggiore è la temperatura, maggiore è l'emissione di calore..

Il funzionamento di un thermos si basa sulla concentrazione della radiazione termica all'interno. Un thermos è costruito con una doppia parete di vetro senza aria tra di loro, per evitare perdite di calore per conduzione o convezione. La parete interna argentata riflette la radiazione senza assorbirla, quindi la bevanda rimane calda più a lungo.

Esempi di radiazione termica

• Il calore del sole: la Terra riceve calore dal Sole per irraggiamento.
• Sabbia calda su una spiaggia: in una giornata estiva l'irraggiamento solare riscalda la sabbia.
• Braci di un falò: quando ci avviciniamo a un falò o un caminetto, i carboni ardenti emettono calore per irraggiamento.
• Forno solare: i raggi del sole colpiscono una superficie riscaldando l'aria.
• Termometro a infrarossi: misura la radiazione di un corpo nella gamma degli infrarossi e la rappresenta come temperatura.
• Telecamere termiche: le termocamere registrano il calore dei corpi emesso dalle radiazioni.
• Lettini abbronzanti: i lettini abbronzanti si basano sull'emissione di raggi ultravioletti che favoriscono l'abbronzatura della pelle. Il suo utilizzo è limitato dalla predisposizione ai danni alla pelle.

Potresti anche essere interessato a sapere:

• Differenza tra calore e temperatura.
• Tipi di energia