Categoria: Fisica Pubblicato: 10 luglio 2014
Il calore non sale, l’aria calda lo fa (di solito). Il calore può diffondersi in tutte le direzioni. Ci sono tre modi principali per il calore di viaggiare:
- Radiazione: tutte le lunghezze d’onda delle onde elettromagnetiche, compresa la luce, trasportano energia., Quando le onde elettromagnetiche colpiscono un oggetto, vengono parzialmente assorbite e l’energia trasportata dalle onde viene convertita in calore nell’oggetto. Inoltre, gli oggetti caldi emettono onde elettromagnetiche (“radiazione termica”) che portano via energia e possono riscaldare altri oggetti che colpiscono. In senso lato, si può pensare alle onde elettromagnetiche come trasferimento di calore da un oggetto all’altro. Sebbene, a rigor di termini, quando le onde viaggiano trasportano solo energia del campo elettromagnetico e non calore. Il calore viene generato quando le onde vengono assorbite dalla materia.,
- Conduzione: Quando un oggetto caldo è in contatto diretto con un altro oggetto, il calore può passare direttamente da un oggetto all’altro attraverso le superfici toccanti.
- Convezione. Quando un fluido come l’aria o l’acqua tocca un oggetto caldo, può riscaldarsi e quindi muoversi alla rinfusa come fluido, trasportando così rapidamente il calore in nuove posizioni. L’aumento dell’aria calda è un esempio comune di convezione di calore. Per questo motivo, “calore” e “aria calda” tendono ad essere confusi l’uno con l’altro.
La radiazione termica tende a diffondersi in tutte le direzioni e non solo verso l’alto., Quando si è in piedi a pochi passi indietro da un grande falò, la maggior parte del calore che si riceve viene consegnato a voi tramite radiazione termica. Sebbene l’aria calda della fiamma del fuoco viaggi per lo più verso l’alto, la radiazione termica non ha problemi a uscire lateralmente e colpirti. La radiazione termica di un falò si diffonde in tutte le direzioni, in modo che tu possa sentirlo riscaldarti, indipendentemente da dove ti trovi (purché tu sia abbastanza vicino). La luce solare che ti riscalda è un altro esempio di radiazione termica., La luce del sole non ha problemi a viaggiare in tutte le direzioni attraverso lo spazio e scendere attraverso l’atmosfera terrestre per colpirti.
Il calore che viaggia per conduzione può viaggiare anche in tutte le direzioni. Il calore condotto tende a viaggiare di più nella direzione in cui c’è il più grande gradiente di temperatura e nella direzione in cui il materiale ha la più alta conduttività termica. In altre parole, il calore che viene condotto viaggia più fortemente verso le regioni più fredde, lungo percorsi in cui il calore incontra la minore resistenza., Se si posa una lunga asta di metallo in diagonale, in modo che la sua estremità superiore si trova in una fiamma, e la sua estremità inferiore è a terra, il calore dalla fiamma non avrà alcun problema viaggiare lungo l’asta all’estremità inferiore tramite conduzione.
Il calore che viaggia per convezione può anche muoversi in tutte le direzioni, ma tende a muoversi principalmente lateralmente e verso l’alto se le correnti di convezione naturali possono formarsi nel fluido., Fluidi come aria e acqua in genere diventano meno densi quando vengono riscaldati, causando loro di essere spinto lateralmente e verso l’alto dal più freddo, più denso fluido intorno a loro che viene tirato più fortemente verso il basso per gravità. Ma questo non è sempre il caso. Quando l’acqua rimane sotto i 4 ° Celsius, in realtà diventa più densa mentre si riscalda. Ciò significa che in un freddo stagno invernale, l’acqua più calda affonda verso il basso. Quindi, anche per qualcosa di semplice come l’acqua, il calore che viaggia sotto convezione non sempre viaggia verso l’alto.
Inoltre, la convezione può essere guidata da più di una semplice gravità., In un telaio di riferimento rotante come una centrifuga o un giradischi, la forza centrifuga può diventare la forza dominante. Quando questo è il caso, i fluidi meno densi (in genere quelli più caldi) convetteranno verso il centro di rotazione sotto l’influenza della forza centrifuga, e i fluidi più densi (in genere quelli più freddi) convetteranno lontano dal centro di rotazione. Questa situazione può essere facilmente verificata. Posizionare una candela accesa in un barattolo di vetro aperto (per evitare che soffi) e posizionarli sopra il giradischi., Mentre il giradischi gira, vedrai il punto di fiamma della candela verso il centro di rotazione anziché verso l’alto. Come altro esempio, la convezione può essere forzata da ventilatori e pompe. L’aria calda non ha problemi a scendere se c’è un ventilatore che soffia in quella direzione.
In sintesi, il calore può viaggiare in tutte le direzioni. La direzione in cui il calore sta viaggiando dipende fortemente dalla situazione. Inoltre, anche l’aria calda può viaggiare in tutti i tipi di direzioni e non solo in alto. L’aria calda viaggia solo quando la gravità è la forza dominante sul lavoro.,
Argomenti: conduzione, convezione, elettromagnetismo, energia, calore, aria calda, luce, radiazione, radiazione termica, termodinamica