Contenuto
- Trasferimento di calore per convezione
- Esempi di convezione
- Trasferimento termico ad avanzamento
- Esempi di avvezione
- Altri tipi di trasferimento di calore
Se hai mai preso il manico di metallo di una padella che veniva riscaldata sul fuoco, hai sperimentato dolorosamente il trasferimento di calore. Ci sono quattro modi in cui il calore viene trasferito da un oggetto a un altro: conduzione, irraggiamento, convezione e avvezione. Il calore fluisce quasi sempre dall'oggetto con la temperatura più alta a quello con la temperatura più bassa, modificando la loro energia interna durante il processo. La principale differenza tra convezione e avvezione è la direzione dello scambio.
Trasferimento di calore per convezione
Il trasferimento di calore per convezione implica il trasferimento di calore attraverso il movimento di particelle nel mezzo. Questo mezzo deve essere un gas o un liquido che consente il movimento. La convezione trasferisce sempre il calore sul piano verticale, e questo movimento è innescato dalle variazioni della densità del mezzo e, quindi, dalla galleggiabilità. Le particelle riscaldate si espandono, diminuendo la densità; queste particelle diventano quindi più dinamiche delle particelle circostanti, il che le fa salire. Man mano che salgono, il calore viene trasferito alle parti più fredde, situate sopra di loro.
Esempi di convezione
Il trasferimento di calore per convezione si verifica quando una pentola d'acqua viene riscaldata. Le molecole d'acqua vicino alla fonte di calore si espandono. Questa espansione diminuisce la sua densità e iniziano a salire; questo è ciò che fa bollire l'acqua in una pentola. L'atmosfera fornisce anche un esempio di trasferimento di calore per convezione. Quando un pacchetto d'aria viene riscaldato dall'energia solare - trasferimento di calore per radiazione - il pacchetto d'aria si espande, diminuendo la sua densità. Ciò aumenta la sua galleggiabilità e lo fa salire nell'atmosfera; questo produce un'atmosfera instabile con un flusso d'aria verticale.
Trasferimento termico ad avanzamento
Il trasferimento di calore per avvezione differisce da quello per convezione poiché il movimento termico è limitato al piano orizzontale. Questo tipo di trasferimento non è alimentato da variazioni di densità, ma richiede una forza esterna, come vento o correnti d'aria, per spostare le particelle nel mezzo. Quando le particelle si muovono orizzontalmente in sistemi più caldi o più freddi, il calore viene trasferito.
Esempi di avvezione
Il principale esempio di trasferimento di calore attraverso l'avvezione è il movimento dei fronti meteorologici. Questi fronti rappresentano masse di aria fredda o calda mosse orizzontalmente dai venti sulla superficie; quando queste masse d'aria incontrano l'aria più calda o più fredda, il calore viene scambiato tra i sistemi. Le correnti oceaniche sono un altro esempio di trasferimento di calore di avvezione. Invece che verticalmente, le correnti spostano l'acqua calda o fredda in direzioni orizzontali; poiché queste acque interagiscono con zone d'acqua più calde o più fredde, il calore viene scambiato tra di loro.
Altri tipi di trasferimento di calore
I restanti tipi di trasferimento di calore sono: conduzione e irraggiamento. I trasferimenti mediante conduzione di calore da un oggetto a un altro vengono effettuati senza movimento; il calore viene trasferito da una molecola all'altra. Questo tipo di trasferimento di calore avviene solo nei solidi; il manico di una padella calda è un esempio. Il trasferimento di calore per irraggiamento comporta il trasferimento di calore da onde elettromagnetiche di energia. Un esempio di radiazione è la luce solare; quando le onde colpiscono altre particelle, iniziano a vibrare o a riscaldarsi.