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Unità 3 - Sollecitazioni termiche dei materiali

Premessa: solo brevi cenni.

1 Le proprietà termiche dei materiali

Le proprietà termiche dei materiali definiscono il comportamento di un materiale quando scambia energia termica (calore). Le grandezze più importanti sono:

  • temperatura
  • calore specifico (calore per alzare di 1°C la temperatura di 1 kg di materiale)
  • capacità termica (prodotto della massa per il calore specifico)
  • coefficiente di dilatazione termica lineare (allungamento di un asta lunga 1 m dovuto all'aumento di temperatura di 1 °C)
  • coefficiente di conducibilità termica (calore che attraversa una superficie di 1 m2 in 1 se tra le due facce la differenza di temperatura è 1 °C)

2 La trasmissione del calore

Quando si mettono in contatto due corpi a temperatura diversa quello più caldo si raffredda e quello più freddo si riscalda fino a che non raggiungono la stessa temperatura. Il corpo caldo cede calore, quello freddo lo riceve e il flusso di calore è tanto maggiora quanto alta è la differenza di temperatura tra i due corpi. Quando i due corpi raggiungono la stessa temperatura si ha l'equilibrio termico e cessa lo scambio di calore.

Il calore può essere trasmesso per:

  • conduzione, all'interno del corpo che ha temperature diverse
  • convezione, grazie al movimento di un fluido (le molecole calde si spostano verso l'alto)
  • irraggiamento (radiazione elettromagnetica)

3 La curva di riscaldamento

Quando a un corpo viene somministrato calore la sua temperatura aumenta gradualmente fino a raggiungere una temperatura di regime, dove tutto il calore fornito al corpo viene ceduto all'ambiente circostante e la temperatura si mantiene costante.

La temperatura aumenta (o diminuisce) secondo una curva di riscaldamento (o raffreddamento) esponenziale (figura 3). Durante il transitorio la potenza fornita al corpo è maggiore di quella ceduta all'ambiente; a regime le due potenze sono uguali.

La temperatura alla quale si porta un corpo dipende dalla potenza da dissipare (che a regime è pari a quella fornita), dalla superficie con cui il corpo scambia calore e dalla conducibilità. Per contenere l'aumento di temperatura si può dunque agire aumentando la superficie (dissipatori, alettatura, ecc.) o aumentando la conducibilità (raffreddamento ad aria forzata con ventole).

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unita_1_3.txt · Ultima modifica: 2020/07/03 17:59 (modifica esterna)