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Capitolo 18 Le modalità di trasmissione del calore a termodinamica permette di determinare la quantità di calore scambiata da un sistema durante un processo che evolve da uno stato di equilibrio a un altro, ma non fornisce alcuna informazione sulla durata del processo stesso. Nei problemi pratici dell’ingegneria, però, spesso quello che interessa maggiormente è conoscere la rapidità con cui avviene lo scambio termico, che costituisce l’oggetto della scienza della trasmissione del calore. Questo capitolo descrive le tre modalità fondamentali che stanno alla base del fenomeno fisico della trasmissione del calore: la conduzione, la convezione e l’irraggiamento. La conduzione termica è il trasferimento di energia che si verifica per effetto dell’interazione delle particelle di una sostanza dotate di maggiore energia con quelle adiacenti dotate di minore energia. La convezione è il trasferimento di energia tra una superficie solida e il liquido o gas adiacente in movimento e implica gli effetti combinati di conduzione e trasporto di massa. L’irraggiamento è l’emissione di energia da parte di una sostanza sotto forma di onde elettromagnetiche (o fotoni) come risultato delle modificazioni nelle configurazioni elettroniche degli atomi o delle molecole. Il capitolo si chiude con l’analisi dei meccanismi combinati di trasferimento del calore.
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OBIETTIVI Gli obiettivi di questo capitolo sono: • comprendere i meccanismi su cui si basa la trasmissione del calore e cioè la conduzione, la convezione e l’irraggiamento, oltre all’equazione di Fourier per la trasmissione del calore, la legge di Newton per il raffreddamento di un corpo e la legge di Stefan-Boltzmann per l’irraggiamento; • identificare le modalità di trasmissione del calore che nella realtà intervengono simultaneamente; • sviluppare la consapevolezza sui costi associati alle perdite di calore; • risolvere vari problemi di trasferimento del calore che si possono incontrare comunemente nella pratica.