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Titolo: Mini introduzione alla trasmissione del calore

Allora, si comincia con il Postulato di Fourier:
 
https://it.wikipedia.org/wiki/Conduzione_termica#Equazione_generale
 
 
che in pratica dice che ad ogni variazione di potenziale corrisponde un 
flusso di energia. In campo termico, il "potenziale" e' la temperatura, 
che indichiamo con la lettera T, e l'energia e' il calore, che indichiamo 
con la lettera Q. La formula semplificata si applica al caso in cui la 
caratteristica descritta sia uniforme nello spazio (isotropia), visto che 
non mi sembra il caso di complicarvi la vita con vettori ovvero tensori,
e quindi introduco una costante k che rappresenta una conducibilita'
(termica). Infine, con ti e tf indico un istante iniziale ed un istante 
finale del tempo in cui osservo/misuro cosa avviene:
 
Q / (ti - tf) = k * (Ta - Tb)
 
Immaginate ora una lastra di qualche materiale (vetro, compensato, una
sezione di parete di mattoni, quello che  volete), e siano le temperature 
Ta e Tb quella delle facce contrapposte.
 
Sia A l'area della lastra, sia S lo spessore della lastra. La nostra 
costante di conducibilita' termica si esplicita in:
 
k = c * A / S
 
dove c e' una costante di conducibilita' legata al materiale. Combinando:
 
Q / (ti - tf) = c * A * (Ta - Tb) / S
 
che in "parole" si legge: la quantita' di calore che passa entro un dato 
tempo, attraverso una lastra di materiale e' pari al prodotto della 
conducibilita' del materiale per l'area per la differenza di temperatura
delle due facce opposte, diviso lo spessore della lastra. Insomma, piu' 
la lastra e' grande, piu' il calore che passa, piu' la lastra e' spessa, 
meno calore passa, maggiore e' la differenza di temperatura, piu' calore 
passa ed infine, maggiore e' la conducibilita', piu' calore passa.
 
Ed ora diamo i numeri ... di una lastra di vetro (una finestra). Valori 
tipici di una "anta" vanno da 33 a 50 cm di larghezza utile (la parte 
visibile, il resto e' nascosto dalla cornice) per 127-130 cm di altezza 
utile. Si tratta di qualcosa con una area tra 0,43 e 0,65 m2. Possiamo 
percio' immaginare una finestra a "due ante" come avente un area
complessiva di 1 m2 = A. Chiaramente stiamo trattando "due" lastre come 
se fosse una lastra unica pari alle due lastre affiancate (si puo' fare).
 
Lo spessore di un vetro singolo e' usualmente di 4 mm = 0,004 m = S
 
Notare che ho portato i valori alla stessa unita' di misura (ho scelto il 
metro).
 
Il coefficiente di conducibilita' del vetro e' dato in [ watt / (metri * 
K) ] dove  K e' il simbolo del grado kelvin, che vale 1 = c (in realta' 
varia da 0,58 per un vetro tipo Corning codice 7740 a 1,89 per vetri piu' 
conduttivi, ma l'ordine di grandezza e' quello).
 
Per quanto riguarda il "tempo" consideriamo un intervallo di 1 secondo
(ti - tf = -1 secondi) e quindi il nostro flusso di energia equivale ad 
una potenza (termica) e si misura in watt:
 
P = Q/t = - 1 * 1 * (Ta - Tb) / 0,004 = - (Ta - Tb) / 0,004
 
Notare che in principio, dovremo usare le temperature misurate in gradi 
Kelvin, ma dato che ci interessano solo le "differenze" di temperatura, e 
che il grado Kelvin si differenzia dal grado Celsius solo per un fattore 
costante (il valore -273.15) ne viene che possiamo anche ragionare in 
termini di differenze di temperature in gradi Celsius, senza fare errori.
Se la differenza di temperatura e' pari ad un grado, si ottiene:
 
P = - 1 / 0,004 = - 250 watt
 
Quindi l'informazione e' che gia' con solo un grado di differenza di 
temperatura, un metro quadro di finestra di vetro semplice vale come un 
refrigeratore di 250 watt d'inverno (se fuori e' piu' freddo) ed una 
stufetta da 250 watt d'estate (se fuori e' piu' caldo).
 
 
Se volete due valori estremi di conducibilita termica:
 
c(politistolo espanso da 25 kg/m3) --->    0,035
c(diamante) --------------------------> 3320,000 (sintetico su C12, in 
natura 2200)
 
Il diamante e' il migliore conduttore termico. In una casa non volete 
certamente finestre di lastre di diamante.
 
Se il telaio delle vostre finestre e' di ferro, ricordate che:
 
c(ferro) = 80 (materiale ordinario vale 55-60)
 
e l'acciaio e' un po' meglio (come telaio):
 
c(acciaio) = 30-50
 
Non farete mai le finestre con telai di rame:
 
c(rame) = 401 (nella pratica siamo intorno a 380 per impurita')

 watt d'estate (se fuori e' piu' caldo).
 
 
Ovviamente non si è ancora tenuto conto che la temperatura
delle due facce non è la temperatura dell'aria.
 
Cioè poi bisogna tener conto della convezione che trasmette il
calore dall'aria al vetro e viceversa.
 
Ciò aumenta la resistenza termica totale, quindi diminuisce la
potenza termica trasmessa.
 
 
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AIOE °¿°