Sei domande Elementari!

[fede1986]

Indica un centro di bassa pressione (in tedesco tief = bassa pressione)



Da tante cose: dalla temperatura dell'aria su tutta la colonna, specie alle basse quote; dalla velocità di caduta della neve; dalla presenza o assenza di moti convettivi e quindi di cumuli o cumulonembi, ecc. ecc.



Occorrerebbe un intero manuale per spiegartelo. Tieni in mente queste parole: instabilità baroclina, orografia, Onde di Rossby. Poi ne riparleremo con moltissima calma più avanti.



Circa 5200-5500, 2700-3200, 1100-1400 metri rispettivamente alle nostre latitudini.
In prima approssimazione la pressione diminuisce con la quota attraverso una funzione esponenziale, ossia un "e alla qualcosa", dove "e" è il numero di Eulero (2,718281828459045....). All'esponente di "e" c'è il rapporto tra la quota "z" ed un numero H=7,3 km circa.



Da tante cose anche qui: dal colore (più un oggetto è scuro più tende a "trattenere calore"), dalla capacità termica ossia dalla capacità del materiale di cui è fatto un oggetto di cambiare temperatura se scaldato o raffreddato (si misura in quantità di energia necessaria a far variare la temperatura dell'oggetto di un grado). Ad esempio, il metallo ha una capacità termica minore dell'aria, quindi la lamiera di una macchina si raffredderà più velocemente dell'aria (ecco perché ad esempio nelle fredde serate invernali puoi veder formare la brina sulle macchine quando la temperatura dell'aria è ancora di 2-3°C).
Poi ci sono altri contributi.



Uno dei principi fondamentali della termodinamica dice che l'energia sotto forma di quantità di calore passa spontaneamente dal corpo più caldo a quello più freddo attraverso tre processi: convezione, conduzione ed irraggiamento. Lo scopo è quello di riportare l'equilibrio termodinamico.
Esempio. Metti un asfalto caldo sotto un'atmosfera fredda: per conduzione l'atmosfera a diretto contatto con l'asfalto si scalda; per irraggiamento questo riscaldamento si propaga un po' verso l'alto. Ma allora troviamo uno strato di aria calda sotto uno ben più grande di aria fredda; ecco che allora si attivano moti convettivi lenti e su scala piccola (pochi centimetri) che rimescolano l'aria tentando di riportare l'equilibrio termodinamico e cercando di far assumere la stessa temperatura all'atmosfera ed all'asfalto (dato che l'atmosfera è molto più estesa alla fine vincerà comunque la sua temperatura: ad esempio se l'atmosfera è a 10°C e l'asfalto a 30°C alla fine l'equilibrio vedrà per entrambi una temperatura di 10,001°C).
La stessa cosa succederebbe a parti invertite.

Grande Lorenzo...!!

Vedo se ho capito bene:

La convezione termica (nel caso dell'atmosfera) è lo scambio di calore di una massa di aria calda al suolo che tende a salire verso l'alto quando più calda dell'ambiente circostante. (vale anche il contrario... giusto?)

La differenza tra conduzione e irraggiamento stà che la prima così come per la convezione necessita di un contatto diretto (con la massa di differente temperatura) mentre la seconda No...!!

Quindi l'irraggiamento può avvenire anche per strati non direttamente superiori alla massa in questione?

[Controcorrente]

La convezione termica (nel caso dell'atmosfera) è lo scambio di calore di una massa di aria calda al suolo che tende a salire verso l'alto quando più calda dell'ambiente circostante. (vale anche il contrario... giusto?)

No, la convezione termica è quell'insieme di moti ascensionali dovuti ad una spinta che ha origine termica (superficie che si scalda o calore latente). La convezione avviene poi senza scambi di calore (si dice adiabaticamente). Il raffreddamento dell'aria è dovuto all'espansione causata da una minore pressione all'aumentare della quota.

La differenza tra conduzione e irraggiamento sta che la prima così come per la convezione necessita di un contatto diretto (con la massa di differente temperatura) mentre la seconda No...!!

Quindi l'irraggiamento può avvenire anche per strati non direttamente superiori alla massa in questione?

Sì, la conduzione necessita di contatto, mentre l'irraggiamento no dato che il trasporto di energia è sotto forma di onda elettromagnetica. Che intendi per " quindi l'irraggiamento può avvenire anche per strati non direttamente superiori alla massa in questione?

[fede1986]

No, la convezione termica è quell'insieme di moti ascensionali dovuti ad una spinta che ha origine termica (superficie che si scalda o calore latente). La convezione avviene poi senza scambi di calore (si dice adiabaticamente). Il raffreddamento dell'aria è dovuto all'espansione causata da una minore pressione all'aumentare della quota.


Sì, la conduzione necessita di contatto, mentre l'irraggiamento no dato che il trasporto di energia è sotto forma di onda elettromagnetica. Che intendi per " quindi l'irraggiamento può avvenire anche per strati non direttamente superiori alla massa in questione?

Grazie per la risposta intanto!!

Intendo dire che la convezione per aver atto ha bisogno di uno strato d'aria più fredda immediatamente sopra.. (ragionavo pensando all'inversione termica poco sopra al suolo che inibisce i moti verticali).

Invece qualè la differenza con l'irraggiamento??

Se puoi mi fai degli esempi pratici su tutti e tre i processi?

Ciao

[Controcorrente]

Grazie per la risposta intanto!!

Intendo dire che la convezione per aver atto ha bisogno di uno strato d'aria più fredda immediatamente sopra.. (ragionavo pensando all'inversione termica poco sopra al suolo che inibisce i moti verticali).

Invece qualè la differenza con l'irraggiamento??

Se puoi mi fai degli esempi pratici su tutti e tre i processi?

Ciao

Ti faccio un esempio pratico ...

Considera una massa d'aria prossima alla superficie terrestre.

Quest'ultima assorbe energia direttamente dal sole (per irraggiamento) e si scalda. La massa d'aria a contatto con la superficie si scalda (conduzione). A questo punta la massa d'aria si trova ad essere più calda di uno strato d'aria ad essa sovrastante, cioè rispetto a quest'ultima è meno densa. La differenza di questa densità (o se vuoi la differenza che hanno in termini di pressione) innesca un moto ascensionale che riesce a vincere la forza di gravita. Questo moto avviene senza scambi di calore (adiabaticamente), ma siccome la pressione diminuisce all'aumentare della quota, la massa d'aria si raffredda per espansione ed il moto continuerà fintanto che la sua densità risulta essere maggiore degli strati d'aria che trova.

Una volta raggiunto l'equilibrio con uno strato d'aria, il moto ascensionale si arresta. Va detto che se l'aria è piuttosto umida, quando si raffredda può giungere alla saturazione. La condensazione è un processo che libera energia e questo fornisce una nuova ulteriore spinta verso l'alto. E' così che si formano nubi a forte sviluppo verticale, e quindi anche i temporali.

[Lorenzo Catania]

Grande Lorenzo...!!

Vedo se ho capito bene:

La convezione termica (nel caso dell'atmosfera) è lo scambio di calore di una massa di aria calda al suolo che tende a salire verso l'alto quando più calda dell'ambiente circostante. (vale anche il contrario... giusto?)

La differenza tra conduzione e irraggiamento stà che la prima così come per la convezione necessita di un contatto diretto (con la massa di differente temperatura) mentre la seconda No...!!

Quindi l'irraggiamento può avvenire anche per strati non direttamente superiori alla massa in questione?

Allora: convezione, conduzione ed irraggiamento sono TUTTI modi di trasportare calore, ma si riferiscono a processi differenti.
In particolare:

- convezione: trasporta calore attraverso il trasporto di MASSA. Ad esempio una bolla di aria calda che sale verso l'alto.
Oltretutto questo moto, per il principio di conservazione della massa (l'aria è pressoché incomprimibile) comporterà a sua volta la discesa di aria fredda ai "bordi" della bolla calda. Pensa ai cumuli; perché i bordi di queste nubi sono sempre così netti, e non sfumati come ad esempio succede nelle nubi stratificate? Proprio perché al bordo della nube scende l'aria fredda e ben più secca presente in alta quota, ben più fredda e secca di quella che c'è all'interno. Nelle nubi stratificate invece c'è convezione orizzontale (detta anche "avvezione" in meteorologia) e quindi tra il bordo delle nubi ed il loro interno non si creano differenze di temperature significative e tali da generare questi bordi così netti.
Oppure un altro esempio di convezione ben più immediato è quello della pentola d'acqua messa a scaldare sul fornello; le bollicine che vedi formarsi sul fondo e salgono verso l'alto sono di acqua più calda rispetto a quella circostante.

- conduzione: trasporta calore nel modo più diretto, per contatto, attraverso l'ENERGIA nel senso fisico del termine, in particolare l'energia cinetica delle molecole. Esempio: per scaldarti metti le mani su un termosifone caldo; il calore per conduzione passa dal radiatore alle tue mani, aumentando l'energia cinetica delle molecole che le compongono, ossia aumentandone la temperatura.

- irraggiamento: trasporta calore attraverso la QUANTITA' DI MOTO (altra grandezza fisica). Torniamo all'esempio dell'asfalto caldo e dell'atmosfera fredda. Abbiamo detto che per conduzione si scaldano i primi mm di atmosfera a contatto con l'asfalto; allora successivamente le molecole che compongono l'atmosfera scaldatasi in questo modo tendono a "trasmettere" l'informazione riguardante la loro quantità di moto (è una grandezza pari al prodotto tra la massa e la velocità istantanea della molecola) alle altre molecole, tendendo così ad aumentare la quantità di moto dele molecole ancora più in alto. In questo modo si scalda uno strato sempre più spesso di atmosfera. Questo effetto chiaramente tende poi a smorzarsi mano a mano che si propaga per una serie di motivi non banali da spiegare

[fede1986]

Ti faccio un esempio pratico ...

Considera una massa d'aria prossima alla superficie terrestre.

Quest'ultima assorbe energia direttamente dal sole (per irraggiamento) e si scalda. La massa d'aria a contatto con la superficie si scalda (conduzione). A questo punta la massa d'aria si trova ad essere più calda di uno strato d'aria ad essa sovrastante, cioè rispetto a quest'ultima è meno densa. La differenza di questa densità (o se vuoi la differenza che hanno in termini di pressione) innesca un moto ascensionale che riesce a vincere la forza di gravita. Questo moto avviene senza scambi di calore (adiabaticamente), ma siccome la pressione diminuisce all'aumentare della quota, la massa d'aria si raffredda per espansione ed il moto continuerà fintanto che la sua densità risulta essere maggiore degli strati d'aria che trova.

Una volta raggiunto l'equilibrio con uno strato d'aria, il moto ascensionale si arresta. Va detto che se l'aria è piuttosto umida, quando si raffredda può giungere alla saturazione. La condensazione è un processo che libera energia e questo fornisce una nuova ulteriore spinta verso l'alto. E' così che si formano nubi a forte sviluppo verticale, e quindi anche i temporali.

Allora: convezione, conduzione ed irraggiamento sono TUTTI modi di trasportare calore, ma si riferiscono a processi differenti.
In particolare:

- convezione: trasporta calore attraverso il trasporto di MASSA. Ad esempio una bolla di aria calda che sale verso l'alto.
Oltretutto questo moto, per il principio di conservazione della massa (l'aria è pressoché incomprimibile) comporterà a sua volta la discesa di aria fredda ai "bordi" della bolla calda. Pensa ai cumuli; perché i bordi di queste nubi sono sempre così netti, e non sfumati come ad esempio succede nelle nubi stratificate? Proprio perché al bordo della nube scende l'aria fredda e ben più secca presente in alta quota, ben più fredda e secca di quella che c'è all'interno. Nelle nubi stratificate invece c'è convezione orizzontale (detta anche "avvezione" in meteorologia) e quindi tra il bordo delle nubi ed il loro interno non si creano differenze di temperature significative e tali da generare questi bordi così netti.
Oppure un altro esempio di convezione ben più immediato è quello della pentola d'acqua messa a scaldare sul fornello; le bollicine che vedi formarsi sul fondo e salgono verso l'alto sono di acqua più calda rispetto a quella circostante.

- conduzione: trasporta calore nel modo più diretto, per contatto, attraverso l'ENERGIA nel senso fisico del termine, in particolare l'energia cinetica delle molecole. Esempio: per scaldarti metti le mani su un termosifone caldo; il calore per conduzione passa dal radiatore alle tue mani, aumentando l'energia cinetica delle molecole che le compongono, ossia aumentandone la temperatura.

- irraggiamento: trasporta calore attraverso la QUANTITA' DI MOTO (altra grandezza fisica). Torniamo all'esempio dell'asfalto caldo e dell'atmosfera fredda. Abbiamo detto che per conduzione si scaldano i primi mm di atmosfera a contatto con l'asfalto; allora successivamente le molecole che compongono l'atmosfera scaldatasi in questo modo tendono a "trasmettere" l'informazione riguardante la loro quantità di moto (è una grandezza pari al prodotto tra la massa e la velocità istantanea della molecola) alle altre molecole, tendendo così ad aumentare la quantità di moto dele molecole ancora più in alto. In questo modo si scalda uno strato sempre più spesso di atmosfera. Questo effetto chiaramente tende poi a smorzarsi mano a mano che si propaga per una serie di motivi non banali da spiegare

Grazie ragazzi!! Perfetto!!

[Hydraulics]

- convezione: trasporta calore attraverso il trasporto di MASSA.

Preferisco vederlo come un fenomeno fisico legato alla presenza di un campo di velocità, naturale o artificiale.

La convezione è il meccanismo più utile ai fini tecnici: frigoriferi, condizionatori e radiatori delle automobili si basano su questo principio (naturale il primo, forzati gli altri due, cioè con un campo di velocità imposto dall'esterno tramite una pompa o una ventola). Esempi più importanti si trovano nelle centrali termoelettriche.

- conduzione: trasporta calore nel modo più diretto, per contatto, attraverso l'ENERGIA nel senso fisico del termine, in particolare l'energia cinetica delle molecole.

In questo caso lego il processo fisico alla materia, cioè agli atomi o molecole. Maggiore è la temperatura, più alta l'agitazione termica o la "vibrazione" che viene trasferita verso gli atomi meno caldi. E' un fenomeno più importante nei solidi che nei fluidi, perché la densità dei primi è solitamente maggiore e perché nei secondi le molecole possono muoversi più o meno liberamente provocando trasmissione per convezione che diventa predominante.

- irraggiamento: trasporta calore attraverso la QUANTITA' DI MOTO (altra grandezza fisica).

Hmmm, direi di no. L'irraggiamento è l'unico modo di trasmissione di calore che può avvenire nel vuoto.

L'esempio che hai fatto parla in pratica di convezione (che in effetti si può collegare alla quantità di moto).

[Lorenzo Catania]

Preferisco vederlo come un fenomeno fisico legato alla presenza di un campo di velocità, naturale o artificiale.

Ok, ma se o si vuole ricollegare alle proprietà fondamentali di un corpo questo si riflette sulla massa e sul suo spostamento.

In questo caso lego il processo fisico alla materia, cioè agli atomi o molecole. Maggiore è la temperatura, più alta l'agitazione termica o la "vibrazione" che viene trasferita verso gli atomi meno caldi. E' un fenomeno più importante nei solidi che nei fluidi, perché la densità dei primi è solitamente maggiore e perché nei secondi le molecole possono muoversi più o meno liberamente provocando trasmissione per convezione che diventa predominante.

E qui siamo d'accordo; maggiore agitazione termica <---> maggiore energia cinetica delle molecole

Hmmm, direi di no. L'irraggiamento è l'unico modo di trasmissione di calore che può avvenire nel vuoto

Si, la trasmissione avviene attraverso onde elettromagnetiche (ecco perché funziona anche nel vuoto) che vengono assorbite ed emesse dalle molecole.
Ma appunto, ricollegandosi alle proprietà di un corpo, l'assorbimento di un'onda elettromagnetica (o fotone, vediamola come vogliamo) da parte di una molecola ne modifica la quantità di moto oltre ad attivare o meno modi rotazionali, vibrazionali ecc..

Insomma, si parla delle stesse cose, solo che da una parte ho cercato di semplificare per renderle più digeribili, dall'altra le vediamo da due punti di vista diversi (tu dal punto di vista della fluidodinamica pura, io dal punto di vista fisico più ampio)

[donpablo]

Preferisco vederlo come un fenomeno fisico legato alla presenza di un campo di velocità, naturale o artificiale.

La convezione è il meccanismo più utile ai fini tecnici: frigoriferi, condizionatori e radiatori delle automobili si basano su questo principio (naturale il primo, forzati gli altri due, cioè con un campo di velocità imposto dall'esterno tramite una pompa o una ventola). Esempi più importanti si trovano nelle centrali termoelettriche.



In questo caso lego il processo fisico alla materia, cioè agli atomi o molecole. Maggiore è la temperatura, più alta l'agitazione termica o la "vibrazione" che viene trasferita verso gli atomi meno caldi. E' un fenomeno più importante nei solidi che nei fluidi, perché la densità dei primi è solitamente maggiore e perché nei secondi le molecole possono muoversi più o meno liberamente provocando trasmissione per convezione che diventa predominante.



Hmmm, direi di no. L'irraggiamento è l'unico modo di trasmissione di calore che può avvenire nel vuoto.

L'esempio che hai fatto parla in pratica di convezione (che in effetti si può collegare alla quantità di moto).

Ha ragione Hydraulics, l'irraggiamento non ha a che fare con la quantità di moto.

[Lorenzo Catania]

Ha ragione Hydraulics, l'irraggiamento non ha a che fare con la quantità di moto.

Ok, allora mettiamola così: l'irraggiamento avviene a causa di un fotone che colpisce un atomo, questo viene assorbito, e ne viene emesso un altro. Il principio è questo.
(Però non mi posso mettere a spiegare la quantistica ad un ragazzo di 16 anni; bisogna cercare di rimanere il più possibile sul semplice ).