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Flusso termico

Che cos'è il flusso termico?

Il calore è una forma di energia connessa all’agitazione molecolare di un corpo.

Quando due corpi a differenti temperature T1 e T2 sono posti in contatto, il calore tende a passare spontaneamente dal corpo più caldo a quello più freddo uniformando la temperatura dei due corpi.

La relazione che esprime la conduzione del calore attraverso una superficie è la formula relativa al postulato di Fourier.

Detti:

  • Q la quantità di calore scambiata;
  • λ il coefficiente di conducibilità termica del materiale attraversato dal calore;
  • T1 la temperatura della faccia più calda del materiale attraversato dal calore;
  • T2 la temperatura della faccia più fredda del materiale attraversato dal calore;
  • d e S rispettivamente lo spessore e la superficie del materiale attraversato dal calore
  • t il tempo;

vale la seguente relazione:

formula postulato di fourier

Definizione di flusso termico

Il flusso termico è dato dal rapporto tra la quantità di calore Q ed il tempo t:

flusso termico

Il flusso termico Q/t, in una determinata direzione x, è la quantità di calore Q che si propaga - nell'unità di tempo - nella direzione x su una superficie di sezione S perpendicolare alla direzione x.

L’unità di misura del flusso termico è il W [J/s].

Se dividiamo il flusso termico per la superficie otteniamo il flusso termico areico:

flusso termico areico

la cui unità di misura è il W/m2.

Esercizio #1

Le pareti di un edificio sono costituite in cemento (λ = 1.1 W/(m∙°C) ); il loro spessore è di 20 cm mentre la superficie totale è di 300 m2.

Sapendo che la differenza di temperatura fra la superficie interna ed esterna è di 15°C, qual è la quantità di calore scambiata in un giorno?

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo del calore scambiato tra due pareti a differente temperatura.

Esercizio #2

Determinare lo spessore di una parete costituita da mattoni refrattari (λ = 1 kcal/(h m °C)) sapendo che essa è larga 4 m ed alta 6 m e che la superficie interna si trova a 28°C mentre quella esterna è a 4°C, se si vuole che il flusso termico areico non superi i 100 W/m2.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo dello spessore di una parete.

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