PRINCIPI FISICI DELLA TERMOGRAFIA: Teoria e Rudimenti di trasmissione del calore

LA TERMOGRAFIA E LA TRASMISSIONE DEL CALORE

Tutta la teoria della termografia si basa sui Fondamenti di trasmissione del calore è dunque bene prima di affrontare qualunque utilizzo di una termocamera conoscere a fondo come il calore si trasmette nei vari oggetti.

Il calore ovvero l’energia termica viene trasmessa secondo tre principi fondamentali:

• Trasmissione per Conduzione
• Trasmissione per Convezione
• Trasmissione per Irraggiamento

Esempio di Trasmissione del Calore in una parete

In generale non esiste in natura una trasmissione di calore secondo solo uno dei tre principi ma in genere il calore viene trasmesso secondo tutti e tre principi nello stesso momento ed in maniera interconnessa tra di loro in modo indipendentemente l’uno dall’altro.

Tutto in natura tende a raggiungere un equilibrio di forze e di energie infatti anche per la termodinamica vale lo stesso principio: se in un’ambiente si trovano oggetti a diversa temperatura, è esperienza comune constatare che quelli più caldi tenderanno a raffreddarsi cedendo calore mentre quelli più freddi tendono a riscaldarsi col calore di quelli che si trovano ad una temperatura superiore i due o più oggetti tendono dunque a raggiungere un equilibrio termico.

LE TRE LEGGI FISICHE CHE REGOLANO LA TRASMISSIONE DEL CALORE A BASE DELLA TEORIA DELLA TERMOGRAFIA:

• legge di Fourier => CONDUZIONE
• legge di Newton =>CONVEZIONE
• legge di Maxwell – Hertz e Plank => IRRAGGIAMENTO

La termografia si basa sui principi fondamentali della trasmissione del calore: Q = energia termica totale – Qt = Energia Termica per Trasmissione – Qr= Energia Termica per Riflessione – Qc= Energia Termica per Conduzione

▷CONDUZIONE: la conduzione del calore dipende dalla conduttività termica del materiale di cui è fatto l’oggetto, maggiore è la conduttività e minore sarà la resistenza termica che il calore incontra nel suo trasferimento (si ricorda che la resistenza termica è l’inverso della conduttività).

La quantità di calore che si sposta per conduzione attraverso un materiale dipende dalla differenza di temperatura ai due estremi del materiale stesso. La conduzione del calore è descritta dalla legge di Fourier:

Qt = k (Ti – Te) / L

Dove Q è il calore; k è il coefficiente di conducibilità termica; Ti e Te rappresentano le due temperature, ad esempio per una parete sono la temperatura interna ed esterna ed L è la larghezza della parete.

▷CONVEZIONE: la trasmissione del calore per convezione è tipica dei fluidi, sia liquidi sia gassosi. Il motore che induce la trasmissione per convenzione è la differenza di temperatura tra un oggetto e quella del fluido o dell’ambiente che lo circondano.

La trasmissione del calore per convezione è descritta mediante legge di Newton:

Qc = α (To – Tf)

Dove Q rappresenta il flusso di calore per convezione, α il coefficiente di trasferimento del calore per convezione, To la temperatura dell’oggetto e Tf la temperatura del fluido in cui è immerso.

L’effetto di convezione aumenta se si aumenta la velocità del fluido nel quale è immerso l’oggetto, in questo caso si parla di convezione forzata, quando invece non è presente nessuna forzatura, si parla di convezione naturale.

IRRAGGIAMENTO: la trasmissione del calore per irraggiamento rappresenta la radiazione termica che proviene dall’oggetto in esame verso l’ambiente o verso un altro corpo o l’ambiente che lo circondano.

La teoria della trasmissione del calore per irraggiamento è di fondamentale importanza per la termografia infatti ogni indagine termografica è possibile solo grazie a questo principio base di trasmissione del calore e pertanto gli dedichiamo un approfondimento a parte leggi dunque: Termografia e Irraggiamento del Calore.

Per approfondimenti teorici sulle basi della Termografia e della Trasmissione del Calore puoi scaricare alcuni elementi della teoria della termografia:

{wpdm_category=teoria-e-fondamenti-a-base-della-termografia}