Differenze tra sistemi a convezione e a irraggiamento
La trasmissione del calore può avvenire secondo tre modalità:
- Conduzione: avviene quando si è in presenza di un gradiente di temperatura in un mezzo stazionario, il quale può essere un solido oppure un fluido;
- Convezione: quando la trasmissione di calore si ha tra una superficie e un fluido in movimento, i quali si trovano a temperature differenti;
- Irraggiamento: avviene tra due superfici a differente temperatura, tramite emissione di energia sotto forma di onde elettromagnetiche; l’irraggiamento avviene anche senza la presenza di un mezzo interposto, ovvero con le due superfici in questione separate dal vuoto.
Il propagarsi del calore tramite tutti e due i meccanismi di convezione e irraggiamento contemporaneamente, viene chiamato “adduzione” o “conduzione esterna”.
Conduzione
La conduzione è originata dall’attività molecolare e atomica; infatti può essere vista come un trasferimento di energia dalla particella di materia più energetica a quella minore, attraverso interazioni tra le particelle stesse. Il meccanismo fisico della conduzione è spiegabile considerando un gas, in cui è presente un gradiente di temperatura e dove si ipotizza l’assenza di moti macroscopici. Il gas occuperà lo spazio tra le due superfici mantenute a differente temperatura. Ad ogni punto si associa la temperatura con l’energia delle molecole del gas in prossimità del punto. Questa energia è riferita al moto casuale di traslazione, nonché a quelli di rotazione e di vibrazione delle molecole. La temperatura alta è associata all’alta energia della molecole: quando queste molecole ad alta energia entrano in collisione con quelle contigue, si ha un trasferimento di energia dalle molecole più energetiche a quelle meno. Alla presenza di un gradiente lo scambio avverrà in direzione della diminuzione di temperatura. Questo discorso può essere esteso ai liquidi e ai solidi, dove la collisione delle molecole è più frequente in quanto avviene in uno spazio ancor più ridotto.
Convezione
La convezione riguarda essenzialmente i fluidi, e si verifica soprattutto per differenza tra le densità dei fluidi stessi al variare della temperatura; comprende due meccanismi di trasmissione dell’energia. Oltre al moto casuale delle molecole, il trasferimento si ha con moti macroscopici del fluido, con le molecole che si comportano come se facessero parte di un unico aggregato.
Irraggiamento
L’irraggiamento è un meccanismo di trasmissione dell’energia diverso sia dalla conduzione sia dalla convezione, perché avviene anche in assenza di materia. Per esempio, l’energia emessa dal Sole sotto forma di radiazioni elettromagnetiche si propaga nello spazio interplanetario prima di giungere sulla Terra.
