Dopo aver definito la temperatura in Ma cos’è la temperatura?, parleremo di trasmissione del calore. Il calore si trasmette attraverso 3 modi differenti: per conduzione, convezione ed irraggiamento.
La conduzione avviene all’interno di singoli corpi o due corpi diversi a contatto, in qualsiasi stato (solido, liquido e aeriforme). Questo processo va sempre da alte a basse temperature. Prendi un’asta di ferro e dall’altro lato riscaldala, dopo un po’ di tempo l’asta inizierà a diventare caldissima anche nel punto in cui la stavi mantenendo.
La convezione, invece, si presenta solo nei fluidi (liquidi e gas). Si verifica quando, ad esempio, si riscalda un fluido per conduzione. Questo si riscalda, si espande, quindi diminuisce la propria densità (un giorno scriverò di più sull’argomento). Questo liquido tenderà a salire verso la superficie, per effetto della spinta di Archimede, generando in questo modo dei moti detti convettivi, con acqua calda che tende a salire, e quella fredda a scendere. Nel plasma delle stelle o nell’atmosfera del nostro pianeta, che sono sistemi altamente caotici, avviene un processo del genere.
L’irraggiamento, infine, è un trasferimento di energia che avviene attraverso onde elettromagnetiche, e non ha bisogno di un mezzo di propagazione, come invece accade nei due casi precedenti. In accordo alla cosiddetta Legge di Stefan-Boltzmann, la quantità di energia emessa da un corpo è proporzionale alla quarta potenza della sua temperatura. Ciò significa che più alta è la temperatura di un corpo e maggiore è la quantità di energia che trasmette per irraggiamento. Quindi, un corpo caldo, come una stufa elettrica, emette radiazione elettromagnetica, e quindi irraggia energia e calore. Invece, quando un’onda elettromagnetica (che trasporta una certa quantità di energia) impatta su un materiale, aumenta l’energia cinetica delle particelle del materiale, aumentandone la temperatura (ne ho scritto in Ma cos’è la temperatura?). Anche questa modalità di trasmissione dell’energia è rilevante in astronomia. Il Sole emette onde elettromagnetiche e quindi riscalda la superficie della Terra (leggi anche il mio articolo sulle stagioni). Ma ne vedremo di più nei prossimi articoli. Nel prossimo articolo discuterò, in particolare, del legame tra energia, temperatura e frequenza.
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Se avessi citato la legge di stefan boltzmann al mio professore di fisica, come minimo avrebbe iniziato a piangere per la commozione
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Posso dire che il tè lo bevi grazie alla convenzione? 😉
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Direi di no, il processo di preparazione del tè (se ti riferisci a quello) è l’infusione. Invece, è vero che il tè o il caffè o qualsiasi altro liquido in una tazza perdono calore anche attraverso
convezione.
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Ma dai! Spieghi anche l’infusione! Era logico mi riferissi al processo della bollitura dell’acqua! 😂😂😂
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Comunque, ci stavo pensando, direi che hai ragione in senso ancora più generale. Per completare la mia risposta precedente, e proprio in riferimento allo scambio di calore che menzionavo (al quale fai riferimento, ovviamente, nella tua risposta :)). Dopo aver bollito l’acqua, all’interno della tazza nella quale metti la bustina di tè, si creerà uno scambio di calore (attraverso tutti i modi descritti), con un gradiente di temperatura all’interno della tazza stessa e quindi ci saranno moti convettivi durante il raffreddamento dell’acqua.
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Quindi un corpo nello spazio benché a circa 2-3 kelvin si scalda per irraggiamento dal sole ? Tralasciamo per un attimo gli effetti del vuoto sul nostro corpo se immaginiamo un astronauta senza tuta nello spazio
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Ciao,
Grazie per la domanda.
Tieni conto che quella alla quale ti riferisci è la temperatura della radiazione cosmica di fondo di 2.7 gradi Kelvin, che riempie tutto l’universo, e che è il residuo delle prime fasi nella quali è nato l’universo. Questa è la temperatura che misureresti lontano da qualsiasi sorgente.
Ma chiaramente se un corpo si trova abbastanza vicino ad una stella, come nel caso degli astronauti in orbita intorno alla Terra, oppure la Stazione spaziale, o qualsiasi altro satellite artificiale all’interno del Sistema Solare, o un pianeta risentiranno della radiazione emessa dal Sole.
Nello spazio, non essendoci aria che può condurre il calore, l’irraggiamento è l’unica fonte di trasmissione di energia, e come chiedi, un corpo esposto alla radiazione del Sole è appunto riscaldato! E può essere molto caldo, ma anche molto freddo se non esposto.
Infatti, mentre la parte esposta alla radiazione del Sole ha una temperatura molto alta, quella all’ombra ne ha una molto bassa, con un’escursione molto elevata.
Te ne puoi rendere conto anche andando a vedere le temperature raggiunte sulla Luna quando esposta al Sole e quando no. E a questo link della NASA (in inglese) puoi trovare questi numeri per la Stazione spaziale, l’escursione è di oltre 200 gradi centigradi: https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast21mar_1
Questo sulla Terra non succede, perché c’è l’atmosfera, che fa sì che non vi siano queste escursioni di temperatura così grandi.
Ovviamente, come dici anche tu, tutto questo dimenticandoci di altri inghippi che possono insorgere dal non indossare la tuta.
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