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Titolo: Domanda di TermoDinamica

Se si apre un foro nel muro e si mettono in collegamento una stanza 
calda e una fredda...  Attraverso il foro si creerà un flusso di aria 
calda verso la stanza fredda o viceversa?
 
 

 stanza fredda o viceversa?
 
il freddo non esiste

 di aria calda verso la stanza fredda o viceversa?
 
Dipende da quanto sono "stagne" le stanze e da quanto e' grosso il foro.
 
Giulia
 
 

Nel suo scritto precedente, DrBrown ha sostenuto :

a parte la battuta, quello che fa muovere l'aria è la differenza di 
pressione, che dipende in principal modo dalla temperatura, quindi il 
"caldo va verso il freddo", ma ci sono altre variabili in gioco che non 
sono deducibili dalla ipotesi iniziali che hai fatto.

 calda verso la stanza fredda o viceversa?
 
Secondo me, dal punto di vista della stanza calda: se il foro è basso 
l'aria fredda tenderà a entrare, se è alto l'aria calda tenderà a uscire.


Il foro ovviamente andrebbe fatto in alto
 

 stanza fredda o viceversa?
 
Postulato di Clasius: (semplificato)
"il calore si trasmette dai corpi caldi a quelli freddi"
Vale per un flusso d'aria?
No.
In questo caso quello che conta  e' la pressione.
Ad esempio quando un corrente artica fredda, investe
il mediterraneo caldo, lo fa perche' in quel
particolare giorno la pressione atmosferica al nord
e' maggiore di quella al sud.
 
In ogni caso, nel tuo caso, se le due stanze sono chiuse
dopo un po' la pressione si sara' equilibrata.

 fredda tenderà a entrare, se è alto l'aria calda tenderà a uscire.
 
se le due stanze sono alla stessa pressione, non succede nulla.
Il calore dovrebbe diffondersi per irraggiamento o conduzione.


Appena apri il foro la pressione si equalizza, quindi niente
corrente unidirezionale. Però accade la stessa cosa di quando apri
una finestra in assenza di vento d'inverno. Nella parte bassa l'aria
fredda scende verso l'interno, mentre nella parte alta un ugual
volume di aria calda esce e sale verso l'esterno.
 
Se la finestra è quella del bagno dopo che hai fatto una lunga
doccia, questi movimenti sono ben evidenziati dalla condensa.
 
Il risultato finale è l'ovvia cessione di calore dalla stanza calda
a quella fredda, proporzionale alla differenza di temperatura e
all'ampiezza del foro.


L'aria calda va in alto, quella fredda in basso. Se si fanno due fori, 
uno alto e uno basso, si crea una circolazione naturale finche` le 
temperature dei due ambienti si parificano ad ogni altezza.
 
Se il foro è uno solo, a parita` di pressione dalla parte bassa del foro 
un po' di aria fredda esce e dalla parte alta entra quella calda. La 
circolazione termina quando *all'altezza del foro* le temperature sono 
uguali in entrambe le stanze.
 
In sostanza si trasferisce solo un po' di calore nella parte alta... e 
li rimane.

Il 26/11/2015 12:38, Pino ha scritto:

basta che metti un aspiratore in alto e magari un'altro foro in basso

Claudio_F ha spiegato il 26/11/2015 :

No. La variabile che conta e' la pressione non la temperatura.

 calda verso la stanza fredda o viceversa?
 
in generale (le stanze sono isolate, non c'e' un fuoco sotto, la 
pressione e' uguale) non si crea nessun flusso, avviene una diffusione 
laminare
 
Le due arie di mescolano la solita legge di newton del raffreddamento 
Temp attuale = Temp iniziale *e^-kt
 
imho
 
-- 
Per un giacobinismo in salsa padana
 
---
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
Supponendo di applicare l'equazione di stato dei gas perfetti (PV=nRT) in cui le due pressioni sono uguali (P1=P2=ambiente) e R si semplifica, si conclude che d1*T1=d2*T2 (d = densitá del gas).
 
Dato che per ipotesi dell'OP T1 é diverso da T2, anche le due densitá d1 e d2 sono diverse; a questo punto, sforzandoci di ricordare la teoria cinetica dei gas oppure alternativamente la termodinamica statistica applicata ai gas ideali oppure - per i piú temerari - elementi di meccanica quantistica (dando per scontato ed accettato che le dimesioni delle molecole siano tali per cui valgono effetti e considerazioni di tipo quantistico), la mia personale conclusione é che all'equilibrio avremo d1=d2 e quindi T1=T2.
 
Se questa é la condizione di equilibrio cui tenderá il sistema, nonostante la differenza nulla di pressione, dovrá esistere un moto di molecole tale da equilibrare le due diverse densitá, moto diretto nel verso stabilito dalla differenza di densitá con una variazione di energia interna stabilitá dalla differenza di temperature.
 
In questo post ho fatto appositamente riferimento ad elementi di teoria dei gas che ricordo poco e conosco meno, con l'unico scopo di far sudare 18 camice a chi desiderasse confutarmi.
(al di lá degli scherzi trovo peró intuitivo che in presenza di densitá diverse debba esistere un moto di molecole che tende ad equilibrare il sistema, nonostante un delta P nullo)
 
ciao ciao
Mariozi


Potevi aggiungere la teoria dei vasi comunicanti... :p


Dovresti fare il politico... 10 righe di inutili parolone per non 
arrivare a nessuna conclusione pratica ;-)
 

 arrivare a nessuna conclusione pratica ;-)
 
ehehe in realtá, se noti, ho tecnicamente dato una risposta alla tua domanda  con un bel "si" :P
 
Se ora desideri dei numeri ti rimando altrettanto politicamente alla soluzione dell'equazione di Fick (o Fich, boh adesso non ricordo)
 
Ma fai un buco da 8 o da 10cm e mettici un ventilatore (che peschi in alto dalla stanza calda e butti nella fredda). Ovviamente provvederai a installare anche un termostato che staccherá/attaccherá il ventilatore solo quando serve. Il tutto supervisionato da una centralina controllata via wifi dal tuo smartphone. Irrinunciabile anche routerino con opportuno IP forwarding per controllare il tutto anche quando sei lontano da casa. Consiglio un UPS, sissamai.
 
:)
 
ciao ciao
Mariozi

 equilibrare il sistema
 
Sbagliato. Un gas si sposta in base alla pressione, non alla
densità. Vai dal ferramenta e compra una bombola di gas piena.
Mettila nel tuo supercongelatore e portala pochi gradi sopra lo zero
assoluto. Massa e volume sono rimasti costanti, quindi anche la
densità. La pressione invece è calata drammaticamente, quindi se
apri il rubinetto la bombola succhia aria anziché buttare fuori gas.
La densità nella bombola è la stessa che prima avrebbe fatto uscire
il gas.

 teoria dei gas che ricordo poco e conosco meno
 
Figurati io, si parla per tenere vivo il niusgrup.


 densità.
 
Mi rendo conto che sia poco intuitivo, eppure é cosí. per ulteriori info vedi ad es. wiki "diffusione di materia" e/o "gradiente di concentrazione". Puoi anche divertirti col Paradosso di Gibbs e il concetto di particelle indistinguibili.
Dopodiché, se la cosa dovesse eccitarti, potrai passare a tomi piú rigorosi.
 
L'esempio della bombola non regge. E' di GPL? o di CH4? Il primo ad es. é piú pesante dell'aria...
 
ciao ciao
Mariozi

 Figurati io, si parla per tenere vivo il niusgrup.
 
e la cosa é molto interessante oltre che divertente
 
ciao ciao
Mariozi

 sono diverse; 
 
e no caro lei!
se le due T sono diverse allora diversa e' anche l'umidita' contenuta
nell'aria e pertanto non si puo' affermare che le 2 d sono diverse
perche' la maggior quantita' di H2O presente nell'aria calda
potrebbe benissimo compensare la teorica maggiore d dell'aria fredda.
 
E concludo dicendo che volendo di fesserie teoriche se ne potrebbero
aggiungere a gogo'.
 
Ma volendo essere seri, se lo scopo del foro e' quello di permettere
uno scambio d'aria tra i due ambienti
la cosa piu' semplice da fare e senza spendere patrimoni e'
quella di inserire una ventola di plastica nel foro in alto
e fare un controforo in basso.
Non di quelle motorizzate ma semplicemente ventola.
I moti convettivi, anche minimi, la innescheranno ed una volta
innescata la sua rotazione sara' automatica.

 ad es. é piú pesante dell'aria...
 
 
E allora? Vogliamo cassare anche PV=NRT? A parità di volume,
qualunque gas sia, la pressione cala se lo raffreddi. E se cala
abbastanza da scendere sotto quella atmosferica, la bombola suca
invece di soffiare.

 innescata la sua rotazione sara' automatica.
 
 
Stai dicendo che il flusso iniziale comincia a far girare la ventola, 
poi la ventola girando aiuta l'aria a passare da una parte all'altra?
 
E' solo un dubbio da inesperto in materia, ma c'è qualcosa che non mi 
quadra.
Se l'aria per passare deve anche far girare la ventola non ne 
passerebbe di più se non incontrasse ostacoli e l'apertura fosse 
libera?
 
-- 
Fabbrogiovanni

Dopo dura riflessione, Fabbrogiovanni ha scritto :

Quindi tu sostieni che se nel foro ci fosse un ventilatore elettrico,
per il fatto di esserci, anche se gira, ostacolerebbe il naturale
movimento dell'aria.
Ipotesi interessante.

 Ipotesi interessante.
 
Io non sostengo niente, ho anche dichiarato preventivamente la mia 
ignoranza in materia ed espresso un dubbio.
 
Lascia stare un attimo il ventilatore con motore elettrico e rimani in 
argomento.
Abbiamo un foro, con dentro una ventola, NON MOTORIZZATA.
Detta ventola viene fatta girare dall'aria che attraversa il foro.
E siccome la ventola gira agevola il passaggio dell'aria.
Se non ho capito male questo è quello che hai detto tu.
 
-- 
Fabbrogiovanni


Si, e' quello che succede in tutte le finestre di questo mondo
che sono dotate di questa ventola.

germano ha spiegato il 27/11/2015 :

Dimenticavo, si crea un vortice molto simile a quello
che succederebbe in un tubo Venturi.

 all'altra?
 
No, sennò avremmo inventato il moto perpetuo e risolto il problema
mondiale dell'energia. L'elica è solo passiva, come una girandola
per intenderci.
 
 

 che succederebbe in un tubo Venturi.
 
In cui non si crea nessun vortice.
 


ah ah,
 
a parer mio se l'aria circola fa girare la ventola,
ma la ventola non motorizzata di per sè non facilita
una mazza, mi sbaglierò...


Anteo Pellacani ha pensato forte :

Sembra che Germano abbia un'opinione esattamente contraria alla tua (e 
alla mia:-)
 
-- 
Fabbrogiovanni

 sbaglierò...
 
Esatto. La corrente d'aria può solo perdere energia per far girare
la ventola. Se fosse vero il contrario avremmo elettricità gratis da
palette eoliche autorotanti su tutte le finestre.
:-)


E al non trascurabile principio di conservazione dell'energia.
Sarà uno che vende quelle ventoline. ;-) Non ne vedo da decenni, non
ho mai capito a cosa servissero.


Be servono a vedere se c'è ricambio d'aria oltre a divertire i pargoli e 
i nonni :-)


 ho mai capito a cosa servissero.
 
Una possibile utilità, la guardi e sai che a:
 
Ventola ferma: l'aria non circola.
Ventola che gira in un senso: l'aria sta entrando.
Ventola che gira nel senso opposto: l'aria sta uscendo.
 
-- 
Fabbrogiovanni

 alla mia:-)
 
Ovviamente una "girandola" tende a frenare l'aria.
 
Mi sono sempre domandato perche` si utilizzano al posto di una semplice 
apertura regolabile.
 
Possibile spiegazione: funzionano da smorzatori autoregolanti per 
evitare flussi d'aria troppo intensi da/verso l'esterno... cosa che non 
servirebbe tra due stanze.

Il 27/11/2015, Anteo Pellacani ha detto :

Vortice e' improprio, differenza di pressione dovevo scrivere.
per il resto non commento, centra una fava il moto perpetuo,
e' il movimento iniziale della ventola indotto mai moti convettivi che 
crea una differenza di pressione che a sua volta innesca aumento
di velocita' della ventola sino all'equilibrio indotto dagli attriti
in gioco.
Io contesto che la ventola impedisca il flusso, soltanto sostengo
che lo facilita. Punto.

 Ovviamente una "girandola" tende a frenare l'aria.
 
No, si crea un deltaP.
Chiediti come fa a volare un aeroplano ad elica.


 che sono dotate di questa ventola.
 
si ma per puro caso fuori c'è......l'esterno e non un'altra camera 
chiusa ...indi per cui i parametri per un ipotesi teorica vanno in 
..chiesa la domenica  a farsi benedire

 Chiediti come fa a volare un aeroplano ad elica.
 
non vedo il nesso, normalmente l'elica è motorizzata.
e poi serve "solo" ad avviarsi nell'aria,
e a produrre l'avanzamento del mezzo,
poi ci pensano le ali a determinare la portanza,
data dalla differenza di pressione dell'aria sulle 2 faccie delle stesse,
dovuta alla velocità dell'aria innescata dal movimento,
almeno credo, da quel poco che so di queste cose.


 invece di soffiare.
 
L'unica cosa che volevo cassare era l'esempio della bombola.

 innescata la sua rotazione sara' automatica.
 
la ventola con ups è una mia originalissima idea; la tua ventola passiva non funziona invece
il maligno si cela nei dettagli, a volte
fosse un camino sarebbe diverso ma per motivi divers


 
volevo dire "avvitarsi nell'aria"


 data dalla differenza di pressione dell'aria
 
bravo, differenza di pressione.

Mariozi ci ha detto :

non mi sputtanare cosi, che il thread avanza da solo.....

 che lo facilita. Punto.
 
ma no germano dai, anche supponendo attriti nulli hai un momento di inerzia della ventola, hai un momento angolare, hai dell'energia da conservare, suvvia che stai a trollare su
 
Mariozi

Sembra che Mariozi abbia detto :

suvvia.. era un bel post, ogni tanto ci vuole
del resto ho preso spunto proprio dal tuo scritto.


ahahha maledetto

 non mi sputtanare cosi, che il thread avanza da solo.....
 
Inzomma, il rendimento del tuo trolleggio mi pare simile a quello della 
ventola che si autoalimenta, molto molto scarso:-)
 
Da quando sei partito con codesta idea hai scritto 9 post.
Noi ne abbiamo scritti 16.
Definirlo "si autoalimenta" mi pare troppo ottimistico.
 
-- 
Fabbrogiovanni

 la pressione non cambia; come potrebbe senza un lavoro dall'esterno?
 
E dunque succede solo che le due arie si raffreddano o si riscaldano 
specularmente raggiungendo l'equilibrio senza nessun scambio di massa.
 
Stiamo parlando di uno scenario ideale, nella realta' qualche turbolenza 
ci sara', e del resto nella realta' la stanza calda non sara' 
perfettamente isolata e quindi l'aria si raffreddera' e si contrarra' 
aspirando aria dalla stanza fredda.
 
I
M
H
O
 
 
-- 
Per un giacobinismo in salsa padana


 aria calda e fredda, alla stessa pressione
 
Eccoci. Visto che l'aria scaldandosi si dilata avremmo messo a contatto 
gas con densità diverse e quindi, per il principio di Archimede, si 
attiverebbero moti convettivi. Questo contrasta con il tuo
"[...]mescolano passivamente per diffusione[...]senza fenomenti 
turbolenti evidenziabili[...]".
 
Davide.
 
 

 cioe' *senza* trasporto di massa.
 
Certo che c'è anche trasporto di massa. Cosa impedirebbe il moto
convettivo attraverso il buco? Un po' d'aria fredda scenderà nella
stanza calda dalla metà inferiore del buco. Un po' d'aria calda
salirà verso il soffitto della stanza fredda dalla metà superiore.
 
In una giornata fredda e senza vento lascia aperta l'acqua calda in
bagno.  Poi apri la finestra e guarda la condensa come si muove,
dentro e fuori. Anche lì non c'è differenza di pressione.
 
 

 ...chiesa la domenica  a farsi benedire
 
Cosa cambia nei "parametri per un ipotesi teorica" se le stanze
hanno un volume di qualche chilometro cubo?
 


Sbagli a cassarla. PV=NRT. P/T=NR/V. A parità di NR/V, cosa succede
a P se deve mantenersi costante il rapporto P/T al calare di T?
Cosa succede, al contrario, se metti sul fornello qualunque
contenitore stagno di gas? Non provare se non la sai.

 indotto dagli attriti in gioco.
 
Quindi secondo te non solo la ventola deve fornire energia per
vincere gli attriti in gioco, ma ne restituisce al flusso più di
quanta ne ha ricevuta dallo stesso. Da dove arriva questo surplus
energetico? Stai generando energia dal nulla, in contrasto col noto
principio di conservazione. Complimenti, sei il prossimo Nobel per
la fisica. :-)

 Chiediti come fa a volare un aeroplano ad elica.
 
Chiediti come mai ci vuole un motore per far girare l'elica.
 
Poi chiediti perché i piloti mettono l'elica in bandiera se
malauguratamente il motore si spegne. Hint: un'elica che gira
passivamente fa una resistenza della madonna. E' per questo che gli
elicotteri riescono a planare in caso di avaria al motore invece di
cadere come ferri da stiro.
 

 
 
 
Rispondergli è un dovere, sennò chi non ne capisce una fava rischia
di correre a comprarsi le ventoline maGGiche per arieggiare la casa
quando non c'è vento. :-))

Anteo Pellacani ha usato la sua tastiera per scrivere :

Mi sa che non hai capito lo spirito del thread da un certo momento in 
avanti: Mariozi si e' "dilettato" in disquisizioni teoriche
divertenti, lo stare al gioco era di rispondere con cose
altrettanto "serie" come le sue.
Se non ti diverti e vuoi essere serio, pazienza, pero'
devo dirti che le persone sempre serie un po' mi fanno paura.

 Sbagliato. Un gas si sposta in base alla pressione, non alla densità
 
Queste sono parole tue. Le trovi più sopra. Orbene ed ordunque, sebbene l'esempio della bombola di gas sia piacevole a leggersi, (ri)faccio notare che
 
1. prima di tutto nel caso descritto dall'OP è evidentemente lecito supporre le due pressioni uguali e pari alla pressione ambiente (come invece NON avviene nella nostra bombola)
2. che nessuno ha mai negato che in presenza di un delta P il gas possa deambulare laddove debba (esattamente come avviene con la nostra bella bombola)
3. che il fatto che un gas possa deambulare per azione di un delta P non escluda che possa anche muoversi per effetto di altri agenti (tipo un gradiente di concentrazione)
 
Insomma l'esempio della bombola, sebbene corretto, riporta una condizione sufficiente ma non necessaria. Nessuno ne mette in dubbio il valore di verità ma il suo valore di valenza logica rispetto alla tua affermazione (sbagliata) di cui sopra. Quindi meh.
 
Il fatto che uno stormo di molecole possa migrare pur in presenza di un delta P pari a zero sembra che infastidisca molti, eppure se non fosse vero la vita semplicemente non sarebbe possibile. Quasi tutti gli scambi di fluidi, gas e sostanze varie all'interno del corpo avvengono infatti secondo un gradiente di concentrazione, non di pressione, cosa che sarebbe energeticamente assai più costosa e quindi riservata a meccanismi non svolgibili altrimenti (vedi ad es respirazione e circolazione sanguigna). Per il resto tutti gli scambi intra/extra cellulari avvengono in virtù di un gradiente di concentrazione ed in presenza di un delta P nullo, utile anche a ridurre il rischio di danni alla membrana cellulare.
 
ciao ciao
Mariozi
 
P.S.: per quanto riguarda il tuo gas nel contenitore stagno posato sul fornello, non possiamo dire niente senza conoscere la temperatura iniziale del gas, senza sapere se il fornello è acceso, senza sapere quanto calore tale fornello fornirebbe e senza conoscere le solite condizioni al contorno (lo so, volevi sentirmi dire che la pressione sale)

 Stiamo parlando di uno scenario ideale
 
 
assolutamente; infatti potendo tranquillamente giurare col sangue che nel caso reale a fronte di un delta P nullo vi sarà trasporto di massa ed energia, non saprei quantificare il fenomeno manco per sogno; a naso, con un solo buco da 10-20cm di diametro, la stanze fredda resta fredda e l'OP si becca una bella broncoqualcosa
 
 
ciao ciao
Mariozi


forse la P? ma non per dimensione del fuori...il fuori non è una stanza 
chiusa
Ma poichè non ne sto facendo una questione di Fisica credo che tu 
sappia  come funzionino gli aereatori nei vetri delle finestra
Mi sto divertendo con i vs dotti ragionamenti che mi fanno ricordare i 
tempi antichi ( sono andato anche a rivedere il mio caianello-de luca 
del Liceo )ma mi pare che si stia allungando il brodo un pò troppo
 

Comunque io ho un bbq in terrazza con la sua bella bombola di gas, e quando arriva il freddo so che rischio di ritrovarmi senza fuoco pur con la bombola NON finita. Per questo ho una fascia termica (si attacca alla corrente) con cui la scaldo per cavarci fino all'ultima molecolina (con quello che lo pago!)
 
E' roba che usavano dei tizi che facevano riempimento di circuiti frigoriferi, non saprei nemmeno dove comprarla...
 
ciao ciao
Mariozi

 dentro e fuori. Anche lì non c'è differenza di pressione.
 
il vapore sale nell'aria fredda perche' ha sotto il sedere la sorgente 
di caldo (il lavandino con'acqua calda).
 
Intrappola il vapore  in una scatola divisa in due, con un foro in mezzo 
al setto. Il vapore continua a muoversi?


 diffusione = trasporto di massa
 
Diciamo di si', ma il trasporto non e' "turbolento" o macroscopico, e'
un riequilibrio a lungo termine.


 mezzo al setto. Il vapore continua a muoversi?
 
Se c'è differenza di densità tra i due lati, dovuta ad esempio a
differenza di temperatura a parità di pressione, sì. Moto convettivo.
 
Altrimenti devi mettere una barriera per impedire al gas più denso
di "cascare" dal lato di quello meno denso. Sennò come si reggerebbe
lì secondo te?
 
Scatole?
Facciamo che il bagno è una metà della scatola, e fuori c'è un'altra
stanza fredda come l'esterno. Il vapore gira eccome. Mica lo sa che
c'è un altro muro pochi metri più in là invece del cielo infinito.
 
Direi che lo scambio non funziona solo se il buco è talmente piccolo
da far entrare in gioco la viscosità del gas. Non ho idea di quanto
dovrebbe essere piccolo per impedire completamente lo scambio
d'aria, ma sospetto che dovrebbero essere proprio pochi millimetri.
 

 serie un po' mi fanno paura.
 
Se qualcuno tra trent'anni googla e atterra su una della cavolate,
rischia di correre a comprarsi una puttanata inutile. In quanto alla
serietà, beccati un PERRRRRRNACCHIO!!!! :-)
 

Anteo Pellacani ci ha detto :

bravo, bel post, scientifico.

 un riequilibrio a lungo termine.
 
ah boh, anche lunghissimo, anche mai, non lo so: come ho giá detto sec me alla fine nella stanza fredda si piglierá la broncoroba, mentra in quella calda avrá dei fastidiosissimi spifferi di aria fredda
 
ciao ciao
Mariozi


 
L'aria non si sposta per via della differenza di temperatura ma per via 
della differenza di pressione, per cui la risposta è no se l'unica cosa 
diversa tra le due stanze è la temperatura.


 
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