La propagazione del calore per convenzione e per irraggiamento

Di Micaela Bonito.

Spiegazione di fisica, con esempi, della propagazione del calore per convenzione e per irraggiamento

La propagazione del calore per convenzione e per irraggiamento
La propagazione del calore per convenzione e per irraggiamento — Fonte: istock

TRASMISSIONE DEL CALORE PER CONVENZIONE

E’ possibile osservare il fenomeno della convezione riempiendo un recipiente di vetro e versando al suo interno delle gocce di colorante. Se si riscalda il liquido si potranno osservare le sue particelle muoversi.  Il fenomeno che si vede è, infatti, dovuto al fatto che il liquido presente nella parte bassa del recipiente riscaldato si dilata e diminuisce di densità (diventando più leggero). Per il principio di Archimede è, quindi, spinto verso l’alto mentre il liquido più in alto, più freddo, scende verso il basso compensando lo spostamento del liquido che risale. All’interno del recipiente si creano delle vere e proprie correnti che si ripetono e che vengono chiamate convettive.

PROPAGAZIONE DEL CALORE PER CONVENZIONE: ESEMPIO

Collegamento con la meteorologia: le correnti di aria calda e fredda. Il moto convettivo è utilizzato anche nella meteorologia, per spiegare gli spostamenti della masse di aria calda e fredda presenti nell’atmosfera. L'aria degli strati più bassi dell’atmosfera che tende a salire genera grandi correnti convettive da cui hanno origine venti equatoriali costanti (gli alisei) e le perturbazioni atmosferiche.

PROPAGAZIONE DEL CALORE PER IRRAGGIAMENTO

A differenza della conduzione e della convezione, la propagazione del calore nel caso dell’irraggiamento non avviene né per contatto né per trasporto di materia.

Irraggiare” significa “emettere radiazioni”. Tutti i corpi emettono (e assorbono) radiazioni elettromagnetiche. Esse sono onde (per certi aspetti simili alle onde che si formano nell’acqua) che si propagano nello spazio alla velocità della luce. Poiché queste radiazioni trasportano energia, quando investono un corpo e vengono assorbite, provocano un aumento di energia cinetica delle molecole e quindi un innalzamento della temperatura.

E’ attraverso l’irraggiamento che si propaga il calore che il Sole invia sulla Terra o si riscalda una stanza utilizzando una stufa elettrica. La quantità di energia che un corpo assorbe per irraggiamento dipende molto dallo stato della sua superficie (se la superficie è, per esempio, nera l’assorbimento è massimo).

PROPAGAZIONE DEL CALORE PER IRRAGGIAMENTO: ESEMPIO

Collegamento con la fisica dell’atmosfera: l’effetto serra. La luce del sole (detta anche radiazione elettromagnetica) è stata suddivisa in diverse componenti, come per esempio la radiazione visibile o quella infrarossa.
Ci sono, inoltre, alcuni materiali, come il vetro, che sono trasparenti alle radiazioni visibili e opachi alla componente infrarossa.
L’effetto serra, che è presente nell’atmosfera terrestre, consiste appunto in un innalzamento della temperatura, che avviene in un luogo (come per esempio nelle serre) in cui penetrano le radiazioni visibili e tendono a rimanere intrappolate quelle infrarosse, contribuendo ad aumentare la temperatura dell’ambiente.