La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
La Trasmissione del Calore
Considerazioni preliminari
Le differenti modalità della trasmissione del calore
FENOMENI DI TRASPORTO
per i Tecnologi Alimentari
Gianpaolo Ruocco — Università degli studi della Basilicata
http://www.CFDfood.org
Anno Accademico 2010/11
FENOMENI DI TRASPORTO per i Tecnologi Alimentari
La Trasmissione del CaloreConsiderazioni preliminari
La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
La trasmissione del calore, già esaminata nella Fisica
Tecnica
Quando esiste un gradiente di temperatura in un sistema o quando due
sistemi a temperatura diversa vengono posti a contatto, si ha
trasferimento di energia nella forma calore. Questo calore in transito
non può essere misurato od osservato direttamente, ma possono essere
osservati e misurati gli effetti da esso prodotti. Come visto in Fisica
Tecnica, il transito del calore (cosı̀ come per il lavoro) attraverso la SC
del sistema comporta una variazione della sua energia interna
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
La trasmissione del calore, già esaminata nella Fisica
Tecnica
Quando esiste un gradiente di temperatura in un sistema o quando due
sistemi a temperatura diversa vengono posti a contatto, si ha
trasferimento di energia nella forma calore. Questo calore in transito
non può essere misurato od osservato direttamente, ma possono essere
osservati e misurati gli effetti da esso prodotti. Come visto in Fisica
Tecnica, il transito del calore (cosı̀ come per il lavoro) attraverso la SC
del sistema comporta una variazione della sua energia interna
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
La trasmissione del calore, già esaminata nella Fisica
Tecnica
Quando esiste un gradiente di temperatura in un sistema o quando due
sistemi a temperatura diversa vengono posti a contatto, si ha
trasferimento di energia nella forma calore. Questo calore in transito
non può essere misurato od osservato direttamente, ma possono essere
osservati e misurati gli effetti da esso prodotti. Come visto in Fisica
Tecnica, il transito del calore (cosı̀ come per il lavoro) attraverso la SC
del sistema comporta una variazione della sua energia interna
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
La trasmissione del calore, già esaminata nella Fisica
Tecnica
Tutti i processi di trasmissione del calore comportano lo scambio e la
conversione di energia e devono quindi obbedire alla prima e seconda
legge della termodinamica, ma le leggi fisiche particolari della
trasmissione del calore non possono essere dedotte da queste leggi:
l’approccio utilizzato nella Fisica Tecnica, cosı̀ come comunemente fatto
in ambito tecnico, consente unicamente lo studio di stati di equilibrio
termodinamico, ed essendo il flusso di calore il risultato di uno squilibrio
di temperatura, la sua trattazione quantitativa deve basarsi su una
differente disciplina
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
La trasmissione del calore, già esaminata nella Fisica
Tecnica
Tutti i processi di trasmissione del calore comportano lo scambio e la
conversione di energia e devono quindi obbedire alla prima e seconda
legge della termodinamica, ma le leggi fisiche particolari della
trasmissione del calore non possono essere dedotte da queste leggi:
l’approccio utilizzato nella Fisica Tecnica, cosı̀ come comunemente fatto
in ambito tecnico, consente unicamente lo studio di stati di equilibrio
termodinamico, ed essendo il flusso di calore il risultato di uno squilibrio
di temperatura, la sua trattazione quantitativa deve basarsi su una
differente disciplina
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Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
La trasmissione del calore, già esaminata nella Fisica
Tecnica
Tutti i processi di trasmissione del calore comportano lo scambio e la
conversione di energia e devono quindi obbedire alla prima e seconda
legge della termodinamica, ma le leggi fisiche particolari della
trasmissione del calore non possono essere dedotte da queste leggi:
l’approccio utilizzato nella Fisica Tecnica, cosı̀ come comunemente fatto
in ambito tecnico, consente unicamente lo studio di stati di equilibrio
termodinamico, ed essendo il flusso di calore il risultato di uno squilibrio
di temperatura, la sua trattazione quantitativa deve basarsi su una
differente disciplina
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
La trasmissione del calore, già esaminata nella Fisica
Tecnica
Tutti i processi di trasmissione del calore comportano lo scambio e la
conversione di energia e devono quindi obbedire alla prima e seconda
legge della termodinamica, ma le leggi fisiche particolari della
trasmissione del calore non possono essere dedotte da queste leggi:
l’approccio utilizzato nella Fisica Tecnica, cosı̀ come comunemente fatto
in ambito tecnico, consente unicamente lo studio di stati di equilibrio
termodinamico, ed essendo il flusso di calore il risultato di uno squilibrio
di temperatura, la sua trattazione quantitativa deve basarsi su una
differente disciplina
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Il problema al centro della trasmissione del calore, o
scambio termico
Da un punto di vista tecnico-ingegneristico, assegnati una superficie di
controllo SC e un volume di controllo V C, i problemi essenziali della
trasmissione del calore sono
la determinazione della potenza termica trasmessa per una
determinata differenza di temperatura attraverso la SC, e
la determinazione della distribuzione della temperatura sulla SC o
nel V C
Molte sono le grandezze, i parametri di interesse delle tecnologie che
riguardano i substrati, i liquidi alimentari e biotecnologici che dipendono
fortemente dal valore della temperatura e del calore scambiato
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Il problema al centro della trasmissione del calore, o
scambio termico
Da un punto di vista tecnico-ingegneristico, assegnati una superficie di
controllo SC e un volume di controllo V C, i problemi essenziali della
trasmissione del calore sono
la determinazione della potenza termica trasmessa per una
determinata differenza di temperatura attraverso la SC, e
la determinazione della distribuzione della temperatura sulla SC o
nel V C
Molte sono le grandezze, i parametri di interesse delle tecnologie che
riguardano i substrati, i liquidi alimentari e biotecnologici che dipendono
fortemente dal valore della temperatura e del calore scambiato
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Il problema al centro della trasmissione del calore, o
scambio termico
Da un punto di vista tecnico-ingegneristico, assegnati una superficie di
controllo SC e un volume di controllo V C, i problemi essenziali della
trasmissione del calore sono
la determinazione della potenza termica trasmessa per una
determinata differenza di temperatura attraverso la SC, e
la determinazione della distribuzione della temperatura sulla SC o
nel V C
Molte sono le grandezze, i parametri di interesse delle tecnologie che
riguardano i substrati, i liquidi alimentari e biotecnologici che dipendono
fortemente dal valore della temperatura e del calore scambiato
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le motivazioni di questa analisi
I parametri di qualità e sicurezza del prodotto di nostro interesse
risultano quindi essere fortemente dipendenti dalla distribuzione della
temperatura. È altresı̀ necessaria l’analisi dettagliata della trasmissione
del calore del processo dal punto di vista dello scambio termico, cosı̀
come per valutare il costo, le possibilità e le dimensioni del componente
dell’impianto necessario per scambiare una certa quantità di calore in un
dato intervallo di tempo.
Il tempo entra con importanza nel nostro discorso:
Le dimensioni delle caldaie, dei radiatori, dei refrigeratori, dei
reattori e degli scambiatori di calore dipendono non solo dalla
quantità di calore scambiata ma soprattutto dalla velocità alla quale
il calore deve essere scambiato nelle condizioni assegnate
Il funzionamento dei componenti di un impianto (per evitare il suo
danneggiamento) dipendono dalla possibilità di raffreddare o
riscaldare alcune parti di esso facendo transitare continuamente e
velocemente calore attraverso le sue superfici
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le motivazioni di questa analisi
I parametri di qualità e sicurezza del prodotto di nostro interesse
risultano quindi essere fortemente dipendenti dalla distribuzione della
temperatura. È altresı̀ necessaria l’analisi dettagliata della trasmissione
del calore del processo dal punto di vista dello scambio termico, cosı̀
come per valutare il costo, le possibilità e le dimensioni del componente
dell’impianto necessario per scambiare una certa quantità di calore in un
dato intervallo di tempo.
Il tempo entra con importanza nel nostro discorso:
Le dimensioni delle caldaie, dei radiatori, dei refrigeratori, dei
reattori e degli scambiatori di calore dipendono non solo dalla
quantità di calore scambiata ma soprattutto dalla velocità alla quale
il calore deve essere scambiato nelle condizioni assegnate
Il funzionamento dei componenti di un impianto (per evitare il suo
danneggiamento) dipendono dalla possibilità di raffreddare o
riscaldare alcune parti di esso facendo transitare continuamente e
velocemente calore attraverso le sue superfici
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le motivazioni di questa analisi
I parametri di qualità e sicurezza del prodotto di nostro interesse
risultano quindi essere fortemente dipendenti dalla distribuzione della
temperatura. È altresı̀ necessaria l’analisi dettagliata della trasmissione
del calore del processo dal punto di vista dello scambio termico, cosı̀
come per valutare il costo, le possibilità e le dimensioni del componente
dell’impianto necessario per scambiare una certa quantità di calore in un
dato intervallo di tempo.
Il tempo entra con importanza nel nostro discorso:
Le dimensioni delle caldaie, dei radiatori, dei refrigeratori, dei
reattori e degli scambiatori di calore dipendono non solo dalla
quantità di calore scambiata ma soprattutto dalla velocità alla quale
il calore deve essere scambiato nelle condizioni assegnate
Il funzionamento dei componenti di un impianto (per evitare il suo
danneggiamento) dipendono dalla possibilità di raffreddare o
riscaldare alcune parti di esso facendo transitare continuamente e
velocemente calore attraverso le sue superfici
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le motivazioni di questa analisi
I parametri di qualità e sicurezza del prodotto di nostro interesse
risultano quindi essere fortemente dipendenti dalla distribuzione della
temperatura. È altresı̀ necessaria l’analisi dettagliata della trasmissione
del calore del processo dal punto di vista dello scambio termico, cosı̀
come per valutare il costo, le possibilità e le dimensioni del componente
dell’impianto necessario per scambiare una certa quantità di calore in un
dato intervallo di tempo.
Il tempo entra con importanza nel nostro discorso:
Le dimensioni delle caldaie, dei radiatori, dei refrigeratori, dei
reattori e degli scambiatori di calore dipendono non solo dalla
quantità di calore scambiata ma soprattutto dalla velocità alla quale
il calore deve essere scambiato nelle condizioni assegnate
Il funzionamento dei componenti di un impianto (per evitare il suo
danneggiamento) dipendono dalla possibilità di raffreddare o
riscaldare alcune parti di esso facendo transitare continuamente e
velocemente calore attraverso le sue superfici
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le motivazioni di questa analisi
I parametri di qualità e sicurezza del prodotto di nostro interesse
risultano quindi essere fortemente dipendenti dalla distribuzione della
temperatura. È altresı̀ necessaria l’analisi dettagliata della trasmissione
del calore del processo dal punto di vista dello scambio termico, cosı̀
come per valutare il costo, le possibilità e le dimensioni del componente
dell’impianto necessario per scambiare una certa quantità di calore in un
dato intervallo di tempo.
Il tempo entra con importanza nel nostro discorso:
Le dimensioni delle caldaie, dei radiatori, dei refrigeratori, dei
reattori e degli scambiatori di calore dipendono non solo dalla
quantità di calore scambiata ma soprattutto dalla velocità alla quale
il calore deve essere scambiato nelle condizioni assegnate
Il funzionamento dei componenti di un impianto (per evitare il suo
danneggiamento) dipendono dalla possibilità di raffreddare o
riscaldare alcune parti di esso facendo transitare continuamente e
velocemente calore attraverso le sue superfici
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le motivazioni di questa analisi
I parametri di qualità e sicurezza del prodotto di nostro interesse
risultano quindi essere fortemente dipendenti dalla distribuzione della
temperatura. È altresı̀ necessaria l’analisi dettagliata della trasmissione
del calore del processo dal punto di vista dello scambio termico, cosı̀
come per valutare il costo, le possibilità e le dimensioni del componente
dell’impianto necessario per scambiare una certa quantità di calore in un
dato intervallo di tempo.
Il tempo entra con importanza nel nostro discorso:
Le dimensioni delle caldaie, dei radiatori, dei refrigeratori, dei
reattori e degli scambiatori di calore dipendono non solo dalla
quantità di calore scambiata ma soprattutto dalla velocità alla quale
il calore deve essere scambiato nelle condizioni assegnate
Il funzionamento dei componenti di un impianto (per evitare il suo
danneggiamento) dipendono dalla possibilità di raffreddare o
riscaldare alcune parti di esso facendo transitare continuamente e
velocemente calore attraverso le sue superfici
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
L’importante dipendenza dal tempo
Nella soluzione di problemi di trasmissione del calore occorre non solo
individuare le inerenti modalità di scambio termico ma anche stabilire se
il processo è a regime stazionario o instazionario (transitorio):
Quando la potenza termica in un sistema non varia nel tempo, cioé è
costante, la temperatura in ciascun punto non cambia e si hanno
condizioni stazionarie: in qualsiasi punto del sistema la potenza
termica entrante deve essere esattamente uguale alla potenza
termica uscente e non si ha alcuna variazione dell’energia
La trasmissione del calore in un sistema avviene in condizioni di
regime instazionario quando la temperatura in qualche punto varia
nel tempo. Una variazione di temperatura sta ad indicare una
variazione di energia interna, per cui tutti i problemi in cui si verifica
un flusso non a regime determinano un aumento o una diminuzione
del contenuto di energia
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Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
L’importante dipendenza dal tempo
Nella soluzione di problemi di trasmissione del calore occorre non solo
individuare le inerenti modalità di scambio termico ma anche stabilire se
il processo è a regime stazionario o instazionario (transitorio):
Quando la potenza termica in un sistema non varia nel tempo, cioé è
costante, la temperatura in ciascun punto non cambia e si hanno
condizioni stazionarie: in qualsiasi punto del sistema la potenza
termica entrante deve essere esattamente uguale alla potenza
termica uscente e non si ha alcuna variazione dell’energia
La trasmissione del calore in un sistema avviene in condizioni di
regime instazionario quando la temperatura in qualche punto varia
nel tempo. Una variazione di temperatura sta ad indicare una
variazione di energia interna, per cui tutti i problemi in cui si verifica
un flusso non a regime determinano un aumento o una diminuzione
del contenuto di energia
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Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
L’importante dipendenza dal tempo
Nella soluzione di problemi di trasmissione del calore occorre non solo
individuare le inerenti modalità di scambio termico ma anche stabilire se
il processo è a regime stazionario o instazionario (transitorio):
Quando la potenza termica in un sistema non varia nel tempo, cioé è
costante, la temperatura in ciascun punto non cambia e si hanno
condizioni stazionarie: in qualsiasi punto del sistema la potenza
termica entrante deve essere esattamente uguale alla potenza
termica uscente e non si ha alcuna variazione dell’energia
La trasmissione del calore in un sistema avviene in condizioni di
regime instazionario quando la temperatura in qualche punto varia
nel tempo. Una variazione di temperatura sta ad indicare una
variazione di energia interna, per cui tutti i problemi in cui si verifica
un flusso non a regime determinano un aumento o una diminuzione
del contenuto di energia
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
Lo scambio termico non è regolato da un’unica relazione ma piuttosto da
una combinazione di diverse leggi fisiche indipendenti, distinguendo tre
differenti modalità di trasmissione del calore:
(1) conduzione
(2) convezione
(3) irraggiamento
Rivediamo quindi i relativi concetti
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
Lo scambio termico non è regolato da un’unica relazione ma piuttosto da
una combinazione di diverse leggi fisiche indipendenti, distinguendo tre
differenti modalità di trasmissione del calore:
(1) conduzione
(2) convezione
(3) irraggiamento
Rivediamo quindi i relativi concetti
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
Lo scambio termico non è regolato da un’unica relazione ma piuttosto da
una combinazione di diverse leggi fisiche indipendenti, distinguendo tre
differenti modalità di trasmissione del calore:
(1) conduzione
(2) convezione
(3) irraggiamento
Rivediamo quindi i relativi concetti
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
Osserviamo questa scena, in cui un gruppo
di persone (il mezzo considerato, oggetto
dell’analisi) sta lavorando per portare e
versare l’acqua (il calore che si sta
trasmettendo) dal pozzo dove è stata
emunta, sull’incendio che è scoppiato nella
cascina (la differenza di “potenziale” cioé di
presenza di acqua tra il pozzo e la cascina
rappresenta la differenza di temperatura)
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cascina in
fiamme
3
acqua
dal pozzo
1
2
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Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
(1) Consideriamo il fatto che le persone si
passano a mano il secchio con l’acqua:
ciò equivale alla trasmissione del
calore per conduzione. Questo è un
fenomeno per cui il calore fluisce da
una regione a temperatura maggiore
verso una regione a temperatura
minore attraverso un solo mezzo
(solido, liquido o aeriforme) o
attraverso mezzi diversi posti a diretto
contatto fisico
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Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
(1) Conduzione. L’energia si trasmette
cosı̀ per contatto diretto tra le molecole
senza che si spostino sensibilmente.
Secondo la teoria cinetica, la
temperatura di un elemento materiale è
proporzionale all’energia cinetica media
delle sue molecole e l’energia interna
rappresenta la somma di tutti i
contributi microscopici di energia
associati alle molecole costituenti il
sistema (velocità e posizione relativa)
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cascina in
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acqua
dal pozzo
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Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
(1) Conduzione. Quando le molecole di
una regione acquistano un’energia
cinetica media maggiore di quella delle
molecole di una regione adiacente,
come indicato da una differenza di
temperatura, le molecole aventi
maggiore energia cedono parte di
questa alle molecole della regione a
temperatura minore (nei fluidi, ciò
avviene per urto elastico, nei metalli
per diffusione degli elettroni più veloci
da regioni a temperatura maggiore
verso regioni a temperatura minore)
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acqua
dal pozzo
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2
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
cascina in
fiamme
3
(1) Conduzione. L’effetto rilevabile della
conduzione è un livellamento della
temperatura. Però, se con addizioni o
sottrazioni di calore in punti diversi
vengono mantenute delle differenze di
temperatura, si stabilisce un flusso
continuo di calore dalla regione più
calda alla regione più fredda
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acqua
dal pozzo
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Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
(2) Consideriamo poi il fatto che una
persona può correre, dal pozzo alla
cascina, portando con sé il secchio
dell’acqua: ciò equivale alla
trasmissione del calore per
convezione. Questo è un fenomeno
per cui il calore viene trasmesso da una
regione a temperatura maggiore verso
una regione a temperatura minore
mediante l’azione combinata della
conduzione, dell’accumulo di energia e
del mescolamento; è la più importante
modalità di scambio di energia tra una
superficie solida ed un fluido
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cascina in
fiamme
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acqua
dal pozzo
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Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
(2) Convezione. Da una superficie (più
calda del fluido a contatto) il calore è
trasmesso dapprima per conduzione alle
particelle di fluido adiacenti (facendone
aumentare l’energia interna e la
temperatura), poi queste si muovono
verso una regione del fluido più fredda
e si mescolano con esso cedendo parte
della loro energia ad altre particelle. Si
ha quindi flusso tanto di materia
quanto di energia, l’energia è cioé
effettivamente immagazzinata nelle
particelle ed è asportata dal loro moto
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acqua
dal pozzo
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
cascina in
fiamme
(2) Convezione. Possiamo distinguere tra
convezione libera o naturale e
convezione forzata, secondo la causa
che determina il moto. Nel primo caso,
il moto dipende unicamente da
differenze di densità dovute a gradienti
di temperatura; nel secondo, il moto è
indotto da qualche agente esterno, una
pompa o un ventilatore
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acqua
dal pozzo
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
cascina in
fiamme
3
(2) Convezione. Anche i processi di
scambio termico che implicano
cambiamenti di fase sono considerati
convettivi a causa del moto del fluido
indotto: ad es. l’ascesa di bolle di
vapore durante l’ebollizione o la caduta
di goccioline di liquido durante la
condensazione
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acqua
dal pozzo
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
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(2) Convezione. Poichè l’efficacia dello
scambio termico convettivo dipende in
gran misura dal moto del fluido, lo
studio della convezione è dunque
basato sulla conoscenza delle sue
caratteristiche fluidodinamiche: solo
dopo la determinazione del campo di
velocità è possibile determinare il
campo di temperatura
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acqua
dal pozzo
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
(3) Consideriamo infine che l’acqua può
essere diretta con un ugello,
indipendentemente dal mezzo
attraversato (non vi sono persone
coinvolte alla trasmissione)
direttamente sull’incendio: ciò equivale
alla trasmissione del calore per
radiazione o irraggiamento. Questo è
un fenomeno per cui il calore viene
trasmesso da un corpo a temperatura
maggiore verso un corpo a temperatura
minore quando i corpi non sono a
contatto, anche se tra essi c’è il vuoto
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cascina in
fiamme
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acqua
dal pozzo
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
cascina in
fiamme
(3) Irraggiamento. Il termine
“irraggiamento” si riferisce in generale
a qualunque fenomeno di propagazione
di onde elettromagnetiche, ma
interessano lo scambio termico solo
quei fenomeni dipendenti dalla
temperatura, i quali consentono il
trasporto di energia attraverso un
mezzo trasparente o attraverso il vuoto
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acqua
dal pozzo
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
(3) Irraggiamento. Tutti i corpi emettono
continuamente calore per
irraggiamento e l’intensità
dell’emissione dipende dalla
temperatura e dalla natura della
superficie. L’energia raggiante viaggia
alla velocità della luce (3 × 108 m/s) e
presenta una fenomenologia simile a
quella della radiazione luminosa; infatti
la luce (radiazione visibile per l’occhio
umano) è caratterizzata da frequenze
appartenenti allo stesso spettro, più
ampio, dell’irraggiamento termico.
Pertanto questo può essere descritto
con la teoria delle onde
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acqua
dal pozzo
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
(3) Irraggiamento. Secondo questa
teoria, il calore irraggiato è emesso da
un corpo sotto forma di quantità finite
o quanti di energia; per analogia con la
radiazione luminosa, esso presenta sia
effetti di interferenza (natura ondosa)
che l’effetto fotoelettrico (natura
particellare). Quando le radiazioni
incontrano un altro corpo, la loro
energia resta assorbita solo in
prossimità della superficie
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Le modalità di trasmissione del calore
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(3) Irraggiamento. Lo scambio termico
per irraggiamento diventa sempre più
importante al crescere della
temperatura di un corpo, ma nei
problemi tecnici in cui le temperature
siano prossime a quella atmosferica
(ambientale) l’irraggiamento può
spesso essere trascurato
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acqua
dal pozzo
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Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Modalità e meccanismo fisico
Solo la conduzione e l’irraggiamento possono in realtà essere classificati
come processi di scambio termico perché solo questi due meccanismi
dipendono dalla semplice esistenza di una differenza di temperatura. La
convezione infatti dipende anche dal trasporto della quantità di moto
(meccanica dei fluidi), ma poiché comporta anch’essa la trasmissione di
energia da regioni a temperatura superiore verso regioni a temperatura
inferiore, ne è invalsa l’inclusione nelle modalità di scambio termico.
Ciascuna di queste tre modalità può essere descritta e studiata
separatamente, ma nella maggior parte dei fenomeni naturali il calore
fluisce non secondo una solo ma secondo più modalità
contemporaneamente. Si deve dunque saper valutare l’importanza
relativa delle varie forme di trasmissione del calore poiché nella pratica,
quando una modalità è predominante, possono effettuarsi utili
approssimazioni trascurando le altre; tuttavia un cambiamento delle
condizioni esterne può richiedere di tenere conto di una o di ambedue le
modalità precedentemente trascurate
FENOMENI DI TRASPORTO per i Tecnologi Alimentari
La Trasmissione del CaloreConsiderazioni preliminari
La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Modalità e meccanismo fisico
Solo la conduzione e l’irraggiamento possono in realtà essere classificati
come processi di scambio termico perché solo questi due meccanismi
dipendono dalla semplice esistenza di una differenza di temperatura. La
convezione infatti dipende anche dal trasporto della quantità di moto
(meccanica dei fluidi), ma poiché comporta anch’essa la trasmissione di
energia da regioni a temperatura superiore verso regioni a temperatura
inferiore, ne è invalsa l’inclusione nelle modalità di scambio termico.
Ciascuna di queste tre modalità può essere descritta e studiata
separatamente, ma nella maggior parte dei fenomeni naturali il calore
fluisce non secondo una solo ma secondo più modalità
contemporaneamente. Si deve dunque saper valutare l’importanza
relativa delle varie forme di trasmissione del calore poiché nella pratica,
quando una modalità è predominante, possono effettuarsi utili
approssimazioni trascurando le altre; tuttavia un cambiamento delle
condizioni esterne può richiedere di tenere conto di una o di ambedue le
modalità precedentemente trascurate
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La natura del calore
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Modalità e meccanismo fisico
Solo la conduzione e l’irraggiamento possono in realtà essere classificati
come processi di scambio termico perché solo questi due meccanismi
dipendono dalla semplice esistenza di una differenza di temperatura. La
convezione infatti dipende anche dal trasporto della quantità di moto
(meccanica dei fluidi), ma poiché comporta anch’essa la trasmissione di
energia da regioni a temperatura superiore verso regioni a temperatura
inferiore, ne è invalsa l’inclusione nelle modalità di scambio termico.
Ciascuna di queste tre modalità può essere descritta e studiata
separatamente, ma nella maggior parte dei fenomeni naturali il calore
fluisce non secondo una solo ma secondo più modalità
contemporaneamente. Si deve dunque saper valutare l’importanza
relativa delle varie forme di trasmissione del calore poiché nella pratica,
quando una modalità è predominante, possono effettuarsi utili
approssimazioni trascurando le altre; tuttavia un cambiamento delle
condizioni esterne può richiedere di tenere conto di una o di ambedue le
modalità precedentemente trascurate
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Modalità e meccanismo fisico
Solo la conduzione e l’irraggiamento possono in realtà essere classificati
come processi di scambio termico perché solo questi due meccanismi
dipendono dalla semplice esistenza di una differenza di temperatura. La
convezione infatti dipende anche dal trasporto della quantità di moto
(meccanica dei fluidi), ma poiché comporta anch’essa la trasmissione di
energia da regioni a temperatura superiore verso regioni a temperatura
inferiore, ne è invalsa l’inclusione nelle modalità di scambio termico.
Ciascuna di queste tre modalità può essere descritta e studiata
separatamente, ma nella maggior parte dei fenomeni naturali il calore
fluisce non secondo una solo ma secondo più modalità
contemporaneamente. Si deve dunque saper valutare l’importanza
relativa delle varie forme di trasmissione del calore poiché nella pratica,
quando una modalità è predominante, possono effettuarsi utili
approssimazioni trascurando le altre; tuttavia un cambiamento delle
condizioni esterne può richiedere di tenere conto di una o di ambedue le
modalità precedentemente trascurate
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Modalità e meccanismo fisico
Solo la conduzione e l’irraggiamento possono in realtà essere classificati
come processi di scambio termico perché solo questi due meccanismi
dipendono dalla semplice esistenza di una differenza di temperatura. La
convezione infatti dipende anche dal trasporto della quantità di moto
(meccanica dei fluidi), ma poiché comporta anch’essa la trasmissione di
energia da regioni a temperatura superiore verso regioni a temperatura
inferiore, ne è invalsa l’inclusione nelle modalità di scambio termico.
Ciascuna di queste tre modalità può essere descritta e studiata
separatamente, ma nella maggior parte dei fenomeni naturali il calore
fluisce non secondo una solo ma secondo più modalità
contemporaneamente. Si deve dunque saper valutare l’importanza
relativa delle varie forme di trasmissione del calore poiché nella pratica,
quando una modalità è predominante, possono effettuarsi utili
approssimazioni trascurando le altre; tuttavia un cambiamento delle
condizioni esterne può richiedere di tenere conto di una o di ambedue le
modalità precedentemente trascurate
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La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Modalità e meccanismo fisico
Solo la conduzione e l’irraggiamento possono in realtà essere classificati
come processi di scambio termico perché solo questi due meccanismi
dipendono dalla semplice esistenza di una differenza di temperatura. La
convezione infatti dipende anche dal trasporto della quantità di moto
(meccanica dei fluidi), ma poiché comporta anch’essa la trasmissione di
energia da regioni a temperatura superiore verso regioni a temperatura
inferiore, ne è invalsa l’inclusione nelle modalità di scambio termico.
Ciascuna di queste tre modalità può essere descritta e studiata
separatamente, ma nella maggior parte dei fenomeni naturali il calore
fluisce non secondo una solo ma secondo più modalità
contemporaneamente. Si deve dunque saper valutare l’importanza
relativa delle varie forme di trasmissione del calore poiché nella pratica,
quando una modalità è predominante, possono effettuarsi utili
approssimazioni trascurando le altre; tuttavia un cambiamento delle
condizioni esterne può richiedere di tenere conto di una o di ambedue le
modalità precedentemente trascurate
FENOMENI DI TRASPORTO per i Tecnologi Alimentari
La Trasmissione del CaloreConsiderazioni preliminari
La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Presentazione delle tre modalità di scambio termico
Il materiale presentato in questo corso, per avvalersi delle analogie con
quanto esposto finora, sarà sezionato adeguatamente in 3 parti, ma
diversa sarà la sequenza della presentazione dei livelli
molecolare/microscopico/macroscopico. Infine, solo un trattamento
elementare sarà fatto per l’irraggiamento, a causa del ridotto numero di
crediti attribuito al corso
FENOMENI DI TRASPORTO per i Tecnologi Alimentari
La Trasmissione del CaloreConsiderazioni preliminari
La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Presentazione delle tre modalità di scambio termico
Il materiale presentato in questo corso, per avvalersi delle analogie con
quanto esposto finora, sarà sezionato adeguatamente in 3 parti, ma
diversa sarà la sequenza della presentazione dei livelli
molecolare/microscopico/macroscopico. Infine, solo un trattamento
elementare sarà fatto per l’irraggiamento, a causa del ridotto numero di
crediti attribuito al corso
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Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Presentazione delle tre modalità di scambio termico
Il materiale presentato in questo corso, per avvalersi delle analogie con
quanto esposto finora, sarà sezionato adeguatamente in 3 parti, ma
diversa sarà la sequenza della presentazione dei livelli
molecolare/microscopico/macroscopico. Infine, solo un trattamento
elementare sarà fatto per l’irraggiamento, a causa del ridotto numero di
crediti attribuito al corso
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La Trasmissione del CaloreConsiderazioni preliminari
La natura del calore
Ruolo della trasmissione del calore
Le modalità di trasmissione del calore
Le loro particolarità
Considerazioni preliminari sulla Trasmissione del Calore
FINE
FENOMENI DI TRASPORTO per i Tecnologi Alimentari
La Trasmissione del CaloreConsiderazioni preliminari
