Addressing the
environmental impact of
salt use on the roads
CLEAN-ROADS project
Corso di formazione per i cantonieri
30 Settembre,1 – 2 Ottobre 2014
Sala Belli - Provincia Autonoma di Trento
Come e perché si forma il ghiaccio
Andrea Piazza
Servizio Prevenzione Rischi
Ufficio Previsioni e Pianificazione & Meteotrentino
Ricordare:
In meteorologia appena si esce dall’ovvio si entra nell’assurdamente
complesso
(Giovanni Badino)
Introduzione
1.
Come e perché si forma ghiaccio
2. Come si misurano i parametri coinvolti
(temperatura ed umidità, per esempio)
3. Analisi di situazioni tipo (C. Di Napoli)
CONCETTI CHIAVE
1.
Più alta è la temperatura più molecole d’acqua possono stare
nell’aria.
2.
La temperatura di rugiada.
3.
Aria è trasparente. Si scalda e si raffredda per urti.
Le fasi dell’acqua
• Gas (vapore)
• Liquido (acqua)
• Solido (ghiaccio)
sempre
> 0°C ma anche meno..
< 0°C ma anche meno…
GLI STATI DELL’ACQUA
L’acqua è l’unica sostanza che si presenta nell’atmosfera in
tutti gli stati possibili: solido, liquido e gassoso
Durante i cambiamenti di stato vengono liberate grosse
quantità di energia
L’UMIDITA’
ANDAMENTO DIURNO
DI TEMPERATURA E UMIDITA’
Trento
%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
25
20
15
°C
10
Um idità
Tem perature
5
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
CONCETTI CHIAVE
1.
Più alta è la temperatura più molecole d’acqua possono stare
nell’aria.
2.
La temperatura di rugiada.
3.
Aria è trasparente al calore. Si scalda e si raffredda per urti.
Temperatura di rugiada
•
Temperatura La temperatura alla quale, a pressione costante, l'aria
di rugiada (= miscela aria-vapore) diventa satura di vapore acqueo.
In altre parole...
E' la temperatura a cui deve essere raffreddata l'aria per farla condensare l’acqua,
senza alcun cambiamento di pressione oppure l’umidità relativa è il 100%.
Se T rugiada al di sotto di 0 °C, si parla di punto di brina.
La temperatura di rugiada
CONCETTI CHIAVE
1.
Più alta è la temperatura più molecole d’acqua possono stare
nell’aria.
2.
La temperatura di rugiada.
3.
Aria è trasparente. Si scalda e si raffredda per urti.
Pillola termodinamica
•
Il calore si trasmette per
•
•
Conduzione
(solidi)
•
•
convezione
(gas-liquidi)
•
•
•
Radiazione
(vuoto e materiali
trasparenti)
L’aria è trasparente alla radiazione
• L’aria è un gas trasparente. Non si scalda e non si raffredda con la
radiazione.
• La temperatura dell’aria poco lontano dal terreno è uguale di giorno
e di notte.
• L’aria si scalda o si raffredda per urti col terreno… poi moti convettivi
e pochissimo per conduzione (perché aria è un isolante).
• Il terreno invece si può scaldare e raffreddare ricevendo o
emettendo radiazione e per conduzione dagli strati più profondi.
temperatura
• L’aria è un gas e noi irraggiamo e riceviamo radiazione termica
• A parità di temperatura dell’aria avremo freddo davanti a una parete
fredda o una finestra ed avremo caldo nel corridoio.
TIS innovation park
La strada
di notte….
Radiazione riflessa + radiazione dallo spazio + radiazione gas serra(Tcielo)
Radiazione luna 0.01 cd/mq
Radiazione stelle circa 0.0001 cd/mq
Radiazione
dai pendii
Radiazione “riflessa” gas serra
Conduzione
Radiazione emessa
Condensa
Radiazione riflessa
(albedo) se neve 80 – 90%
10% se asfalto
-
brina
Calore dal terreno (+ bagnato
- secco)
Conformazione del terreno
•
Aria fredda
Aria
fredda
+ densa
+ pesante
Aria calda
Aria molto
fredda
Ghiaccio sulle strade
Temperature inferiori a 0°C della strada?
Si, ma non basta.
• Brina
• Nevicate
• Gelicidio (freezing rain)
Brina
• L'aria contiene vapore acqueo
• La quantità massima di vapore acqueo presente nell'aria dipende
dalla temperatura T.
T strada si
abbassa
(alla
temperatura
di rugiada)
L'aria vicino
alla strada
non
trattiene più
il vapore
acqueo
Il vapore
acqueo si
condensa
(gocce
d'acqua o
ghiaccio)
C’è brina e brina
•
Brina
• Galaverna
•
Calabrosa
Cosa gela per primo?
• I tetti ed i parabrezza delle macchine
• I ponti, i fili d’erba…. Perché?
Dove “attacca” prima la neve?
• Sui ponti, sui vetri e sui tetti delle macchine…. Perché?
innovation park
I TIS
ponti
di notte….
Radiazione riflessa + radiazione dallo spazio + radiazione gas serra(Tcielo)
Radiazione luna 0.01 cd/mq
Radiazione stelle circa 0.0001 cd/mq
Radiazione
dai pendii
Radiazione “riflessa” gas serra
Conduzione
Radiazione emessa
Condensa
Radiazione riflessa
(albedo) se neve 80 – 90%
10% se asfalto
-
brina
Non c’è il calore del terreno!!!
Si raffreddano molto di più..
Freezing rain (gelicidio)
LA TEMPERATURA
•
•
La temperatura dei gas viene determinata dalla velocità media delle molecole:
maggiore la velocità delle molecole, più elevata è la temperatura.
La temperatura dei liquidi e dei solidi è legata alla vibrazione degli ioni o molecole: più
oscillano o si muovono, più elevata è la temperatura.
• L’unità di misura della temperatura è il Kelvin (K), uguale alla
scala di Celsius (°C)
T (°C) = T (K) - 273.15
• La scala di Celsius ha due punti fissi (0°C e 100°C) che, alla
pressione di 1013 hPa, corrispondono alla temperatura di
congelamento e di ebollizione dell’acqua
Misurare
• Temperatura
• Umidità
• Precipitazione
• Vento
• Concetti: Precisione, accuratezza e tempo di risposta
Accuratezza e precisione
Tempo di risposta
Errori di misura temperatura aria:
•
•
•
•
•
Termometro troppo vicino ad animali a sangue caldo (noi)
Termometro troppo vicino a macchine calde.
Termometro troppo vicino alla finestra.
Termometro esposto al sole o alla luce riflessa dalla neve.
Aspettare un po’.
I termometri
Per misurare la temperatura esistono diversi
termometri: il termometro a resistenza è quello
comunemente usato nelle stazioni automatiche
Una misura esatta di temperatura dell’aria necessita di:
proteggere lo strumento dalla radiazione solare diretta
e riflessa (anche 7°C in più per la riflessa dalla neve)
… ma noi siamo interessati alla temperatura
…dell’aria o della strada?
I termometri
•Termometri a liquido (alcol o mercurio)
dilatazione termica.
•Bimetalli: differente coefficiente di dilatazione.
•A resistenza (platino o semiconduttore PTC o
NTC): variazione della resistenza.
ATTENZIONE CHE SCALDA (Pot=R*I^2)!!
(basse correnti o misure pulsate con Pt100)
TIS innovation park
Il problema della
resistenza dei fili
Pt100 4 fili
err. 0.1 – 0.2 °C
NTC 2 fili
err. 0.2-0.5 °C
TIS innovation park
Termometri
•
•
•
•
•
•
•
•
Ad alcool
A mercurio
A resistenza (pt100 o NTC)
Bimetalli (termostati ambiente)
A gas
Pirometri
Termocoppie
A infrarossi
umidità
• … o meglio.. acqua in atmosfera.
Igrometri
• A capelli 1780
• A condensazione 1820
• A bulbo umido (psicrometro Assmann) – 1825
• Capacitivi (o resistivi)
Provincia Autonoma di Trento
Servizio Gestione Strade
Andrea Piazza
www.clean-roads.eu
Grazie per l’attenzione
