La dispersione termica

La legge di Fourier e la trasmissione del calore.
Un corpo caldo trasmette parte della sua energia interna ad un corpo freddo. La trasmissione ha luogo finché non viene raggiunto l'equilibrio termico, cioè finché i due corpi non raggiungono la stessa temperatura. Quest'energia in transito dal corpo caldo a quello freddo è chiamata calore. La trasmissione avviene in tre modi differenti:

Conduzione
Questo tipo di trasmissione avviene tra parti a differenti temperature dello stesso corpo solido. L'energia transita dalla parte calda a quella fredda senza trasporto di materia. In misura limitata avviene anche nei gas e nei liquidi ma normalmente l'effetto è trascurabile rispetto a quello della convezione.

  

 

Convezione

E' tipico dei fluidi. In questo caso l'aspetto più importante è il trasporto di materia. Un esempio si ha nell'acqua messa a scaldare all'interno di un recipiente posto sopra una fiamma. Il fondo del recipiente è il corpo caldo, l'acqua a contatto con esso si riscalda e aumenta di volume. Per il principio di Archimede essa viene spinta verso l'alto e sostituita da acqua più fresca. In questo caso si parla di convezione naturale ed il moto dell'acqua si dice moto convettivo. Molto spesso negli impianti il movimento del fluido è provocato artificialmente con delle macchine, in questo caso si parla di convezione forzata.

 

Irraggiamento

La trasmissione avviene senza il trasporto di materia. La propagazione avviene per mezzo delle onde elettromagnetiche emesse sia dal corpo caldo che dal corpo freddo. Ad esempio il Sole riscalda la Terra attraverso lo spazio vuoto.

La resistenza termica

Il valore dell'energia termica, che attraversa in un secondo un metro quadro di parete piana e lontana dai bordi è data dalla legge di Fourier.
Come si vede la potenza termica trasmessa è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura e inversamente proporzionale alla resistenza termica della parete.
La resistenza termica della parete dipende da due fattori:

• dal tipo di materiale con cui è realizzata la parete. Questa caratteristica è misurata dalla conducibilità termica del materiale l [ W/(m^°C)]. Un basso valore indica che il materiale conduce poco il calore e quindi è un buon isolante. Ad esempio per il polistirene espanso si ha l =0.041W/(m^°C).

• dallo spessore della parete. E' evidente tra due pareti realizzate con lo stesso materiale, quella più spessa ha resistenza maggiore.

A volte nei calcoli è comodo utilizzare la trasmittanza K che è l'inverso della resistenza.


Le pareti multistrato

Nella pratica molto spesso le pareti sono composte. Con questo termine si intende dire che sono composte da più strati di materiale diverso affiancati uno all'altro. La disposizione di questi strati è in serie perché tutti sono attraversati dalla stessa quantità di calore. La resistenza totale di n strati è la somma delle singole resistenze.