Calore
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Il calore è la manifestazione a livello macroscopico dello scambio di energia da un sistema fisico ad un altro unicamente a causa di differenze di temperatura.
Indice |
[modifica] Unità di misura del calore
In quanto energia, il calore si misura nel sistema Internazionale in joule. Nella pratica viene tuttavia ancora spesso usata come unità di misura la caloria. A volte si utilizzano anche unità a carattere meramente tecnico, quali kW h o BTU.
Alcune equivalenze:
(per definizione)
[modifica] Analogia tra calore e lavoro
Calore e lavoro sono forme di energia non associabili allo stato del sistema, ossia alla sua configurazione di equilibrio; in particolare entrambe le forme di energia si riconoscono nel momento in cui "transitano", "fluiscono", si "realizzano". Il lavoro si identifica nel momento in cui la forza compie uno spostamento (purché il vettore forza ammetti una componente non nulla nella direzione dello spostamento), in altri termini il lavoro fluisce, si realizza, nell'istante in cui si compie; così come il calore si identifica solo nel momento del suo trasmettersi.
[modifica] Calore, temperatura e energia interna
Il calore non è una proprietà associabile ad una configurazione di equilibrio termodinamico.
L'energia interna invece è una proprietà termodinamica associabile ad una configurazione di equilibrio (o stato termodinamico), che può essere associata alla temperatura del corpo, ovvero alla sua energia termica.
Per la temperatura e l'energia interna hanno senso (ovvero sono scientificamente corrette) espressioni del tipo: "il corpo ha una certa temperatura, ha una certa energia interna, acquista energia, cede energia".
Di contro, il calore non è una proprietà termodinamica, per cui frasi del tipo "il corpo possiede calore, cede calore, acquista calore" non hanno alcuna valenza scientifica. Infatti il calore è definibile come "energia in transito", non come "energia posseduta da un corpo"; esso viene "scambiato" tra due corpi (o due parti dello stesso corpo) e non "posseduto" da un singolo corpo (come invece succede per l'energia interna). In particolare, il calore fluisce a causa di una differenza di temperatura tra il sistema oggetto di studio e l'ambiente con esso interagente, quindi il calore si manifesta solo nel momento in cui transita tra sistema ed ambiente a causa di una differenza di temperatura e non è in alcun modo riconoscibile all'interno del sistema e dell'ambiente come proprietà intrinseca degli stessi.
[modifica] Propagazione del calore
 |
Per approfondire, vedi le voci Trasmissione del calore e Scambiatore di calore. |
Il trasferimento (o scambio o propagazione) del calore tra sistemi può avvenire:
- per conduzione: in uno stesso corpo o fra corpi a contatto si ha una trasmissione, per urti, di energia cinetica tra le molecole appartenenti a zone limitrofe del materiale. Nella conduzione viene trasferita energia attraverso la materia, ma senza movimento macroscopico di quest'ultima;
- per convezione: in un fluido in movimento, porzioni del fluido possono scaldarsi o raffreddarsi per conduzione venendo a contatto con superfici esterne e poi, nel corso del loro moto (spesso a carattere turbolento), trasferire (sempre per conduzione) l'energia acquistata ad altre superfici, dando così luogo ad un trasferimento di calore per avvezione. In un campo gravitazionale quale quello terrestre (associato alla forza peso), tale modalità di trasferimento di calore, detta convezione libera, è dovuta al naturale prodursi di correnti avvettive, calde verso l'alto e fredde verso il basso, dovute a diversità di temperatura e quindi di densità delle regioni di fluido coinvolte nel fenomeno, rispetto a quelle del fluido circostante;
- per irraggiamento: tra due sistemi la trasmissione di calore può avvenire a distanza (anche nel vuoto), per emissione, propagazione e assorbimento di onde elettromagnetiche: anche in questo caso il corpo a temperatura inferiore si riscalda e quello a temperatura superiore si raffredda.[1]
Nella pratica tecnica e nell'impiantistica in genere lo scambio di calore senza mescolamento tra fluidi diversi avviene in dispositivi appositamente progettati, chiamati appunto scambiatori di calore.
[modifica] Note
- ^ Questo "senso obbligato" del trasferimento di calore è stabilito dal secondo principio della termodinamica.
[modifica] Bibliografia
- R. Byron Bird; Warren E. Stewart; Edwin N. Lightfoot, Transport Phenomena , 2a ed. (in inglese) New York, Wiley, 2005 . ISBN 0470115394
- Frank P. Incropera; David P. DeWitt; Theodore L. Bergman; Adrienne S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer , 6a ed. (in inglese) Wiley, 2006 . ISBN 0471457280
[modifica] Voci correlate
[modifica] Altri progetti
Wikizionario contiene la voce di dizionario «Calore»
