L.12 Flashcards
IRRAGGIAMENTO
Avviene tra corpi posti l’uno in presenza dell’altro a temperature diverse
L’energia trasmessa dipende dalla quarta potenza della temperatura.
la trasmissione del calore tramite irraggiamento può avvenire anche in assenza di un mezzo materiale;
la trasmissione del calore tra due corpi per
irraggiamento può avvenire anche in presenza di un
mezzo di separazione più freddo di entrambi i corpi.
Lo scambio di calore per irraggiamento verso o da una superficie circondata da gas, avviene sempre in parallelo a conduzione e/o convezione.
L’irraggiamento (radiazione termica) è un fenomeno volumetrico.
Per i solidi opachi è trattato come fenomeno superficiale in quanto la radiazione emessa in zone interne non raggiunge la superficie e la radiazione incidente è generalmente assorbita entro pochi µm
ONDE TRASVERSALI E LONGITUDINALI
Un’onda è una perturbazione che si propaga nello spazio
trasportando energia ma non materia.
Una sorgente può emettere due tipologie di onde: onde
longitudinali o trasversali.
ONDE ELTROMAGNETICHE
Le onde elettromagnetiche sono il caso più importante di onde trasversali in cui un campo elettrico e un campo magnetico oscillano perpendicolarmente l’uno all’altro e alla direzione di propagazione.
Una caratteristica particolare della radiazione elettromagnetica è che, contrariamente alle onde meccaniche che richiedono un mezzo per diffondersi, essa non richiede la presenza di un mezzo per propagarsi, per questo motivo le onde elettromagnetiche possono diffondersi anche nel vuoto.
Le onde elettromagnetiche possono essere classificate in base alle rispettive lunghezze d’onda elettromagnetiche.
SPETTRO
Lo spettro di una sorgente è costituito dall’ordinata disposizione delle radiazioni secondo la loro lunghezza d’onda.
Uno spettro può essere:
* continuo
* discontinuo
In uno spettro continuo sono presenti le radiazioni di tutte le frequenze; ad esempio la luce ‘bianca‘ emessa da una comune lampadina a incandescenza ha uno spettro continuo (nel visibile).
La luce è la parte visibile dello spettro elettromagnetico [0.40÷0.76 µm].
Il colore di una superficie dipende dall’attitudine della superficie nel riflettere determinate λ.
Un corpo che emette nel campo del visibile è detto sorgente di luce. Il Sole è la principale sorgente di luce.
CORPO NERO
Tutti i corpi che si trovano al di sopra dello 0 K emettono una radiazione termica, la cui massima quantità, riferita alla superficie di area unitaria, alla temperatura assoluta 𝑇𝑠𝑝𝑓 è data dalla legge di Stefan-Boltzmann.
La superficie ideale che emette per irraggiamento tale potenza massima è detta corpo nero.
L’energia emessa da qualsiasi superficie reale è sempre minore di quella del corpo nero (a parità di temperatura).
Un corpo nero è un corpo ideale di riferimento utilizzato per descrivere le proprietà radiative delle superfici reali.
Il corpo nero:
- Emette la massima radiazione per ogni temperatura e lunghezza d’onda, uniformemente in tutte le direzioni (emettitore diffuso)
- Assorbe tutta la radiazione incidente, indipendentemente da direzione e lunghezza d’onda.
EMISSIVITA’
Considerando la radiazione termica come fenomeno superficiale per la maggior parte dei materiali opachi, si definisce l’emissività (ε) di una superficie il rapporto tra radiazione emessa dalla superficie stessa e la radiazione emessa dal corpo nero alla stessa temperatura T.
Per superfici reali ε varia con T, λ e la direzione considerata, per cui si definiscono:
* Emissività monocromatica ελ
* Emissività direzionale εθ
* Emissività monocromatica direzionale ελ,θ
Emissività emisferica totale, energia emessa per irraggiamento in tutte le direzioni e per tutte le lunghezze d’onda.
COEFF. DI ASSORBIMENTO, RIFLESSIONE, TRASMISSIONE
(𝛼), (𝜌) e (τ)
Queste definizioni valgono per proprietà totali emisferiche (α, ρ, τ sono proprietà medie per tutte le direzioni e le lunghezze d’onda) in quanto G è la radiazione incidente sulla superficie proveniente da tutte le direzioni e di tutte le lunghezze d’onda.
Il coeff. di riflessione ρ rispetto alle altre proprietà è bidirezionale, dipende sia dalla direzione della radiazione incidente che da quella riflessa.
Il coeff. di assorbimento α , diversamente dall’emissività,
non dipende dalla temperatura della superficie, ma da quella della sorgente da cui proviene la radiazione incidente.
LEGGE DI KIRCHHOFF
L’emissività emisferica totale di una superficie alla temperatura T è uguale al coefficiente di assorbimento emisferico totale per radiazione proveniente da un corpo nero alla stessa temperatura.
FATTORE VISTA
Fattore di vista (o fattore di forma, fattore di configurazione, fattore d’angolo), grandezza geometrica indipendente dalle proprietà superficiali e dalla temperatura.
- Fattore di vista speculare, tra superfici che emettono in modo diffuso, ma riflettono in modo speculare.
- Fattore di vista diffuso, tra superfici che emettono e riflettono in modo diffuso.
REALAZIONI TRA I FATTORI DI VISTA
Tramite i fattori di vista si esprime la frazione di radiazione emessa da una superficie che incide su un’altra in funzione dell’orientamento reciproco.
HP.
* le superfici sono emettitori e riflettori diffondenti e isotermi;
* il mezzo interposto è non-partecipante.
- REGOLA DELLA RECIPROCITA’: i fattori di vista Fij e Fji sono uguali se e solo se le aree delle superfici cui si riferiscono sono uguali.
- REGOLA DELLA SOMMA: la somma dei fattori di vista della superficie i di una cavità verso tutte le superfici della cavità, essa stessa inclusa, è uguale a uno
3.REGOLA DELLA SOVRAPOSIZIONE: Il fattore di vista tra una superficie i e una superficie j è uguale alla somma dei fattori di vista tra la superficie i e le parti componenti la
superficie j.
- REGOLA DELLA SIMMETRIA: Superfici identiche orientate in modo identico rispetto a un’altra superficie intercetteranno uguali quantità di radiazione → due (o più) superfici simmetriche rispetto a una terza avranno uguali fattori di vista verso quella superficie
RADIOSITA’
RADIOSITÀ (rappresentata col simbolo J ), intesa come la potenza radiante per unità di superficie che abbandona una data superficie
EFFETTO SERRA
L’effetto serra è il fenomeno di riscaldamento globale del nostro pianeta dovuto alla presenza di alcuni gas nell’atmosfera terrestre.
le superfici vetrate manifestano questo fenomeno a causa della variazione del fattore di trasmissione (tao).
L’effetto serra è facilmente comprensibile considerando ambienti esposti alla radiazione solare e separati dall’esterno con superfici vetrate, che consentono una forte penetrazione della parte di radiazione solare con
lunghezza d’onda minore. La radiazione incidente, trasmessa dal vetro, viene assorbita dagli oggetti presenti nell’ambiente e riemessa nell’infrarosso.
