Esistono tre meccanismi distinti per cui si può verificare uno scambio di calore tra corpi diversi: CONDUZIONE, CONVEZIONE ed IRRAGGIAMENTO.
Secondo le situazioni, uno dei tre meccanismi può avere un’influenza predominante sugli altri ma questo non esclude che molto spesso si trovino tutti e tre contemporaneamente presenti.
CONDUZIONE: scambio di calore tra corpi (o parti dello stesso corpo) aventi temperatura diversa, senza alcun movimento di materia. Prendiamo per esempio una parete di spessore “s” e di superficie “S”: nella faccia della parete interna misuriamo una temperatura ambiente di +20°C, mentre nella parte esterna, misuriamo -3°C. L’intensità del flusso termico che attraversa la parete è proporzionale alla differenza di temperatura (dt = ti – te) tra le due facce della parete e dipende dalle caratteristiche di quest’ultima.
Il flusso sarà tanto più intenso quanto maggiore sarà la superficie della parete, quanto minore è il suo spessore e quanto più permeabile al flusso termico è il materiale della parete (coefficiente di conducibilità K). Il coefficiente di conducibilità termica dipende dalla natura dei materiali: sono buoni conduttori i metalli, cattivi conduttori le sostanze non metalliche, pessimi conduttori i liquidi in genere e soprattutto i gas, per esempio l’aria.
Possiamo concludere con una formula riassuntiva della conduzione: Q=K x S x (ti-te) / s
CONVEZIONE: questo meccanismo si produce quando c’è uno scambio di calore tra un elemento solido, liquido o gassoso ed un altro fluido a temperatura più bassa.
Infatti, in questo meccanismo, oltre ad un flusso di calore, troviamo anche un effettivo movimento meccanico di materia fluida, che da vita a dei moti convettivi.
Essi possono essere dovuti al fatto che gli strati più caldi di un fluido tendono a dilatarsi, e ad acquistare perciò una densità inferiore rispetto a quella degli strati più freddi.
Quindi, se i due fluidi a temperatura diversa hanno la stessa densità, il fluido caldo (più leggero) tenderà a salire verso l’alto, mentre quello freddo (più pesante) tenderà ad andare verso il basso. I moti convettivi possono anche essere determinati da differenze di pressione del fluido tra due punti distanti tra loro: le due pressioni tendono ad uniformarsi, trasferendo materia, portando il fluido ad assumere ovunque la medesima densità.
IRRAGGIAMENTO: Esiste un terzo meccanismo che, a differenza degli altri due, non richiede la necessaria presenza di materia. Infatti, tutti i corpi caldi emettono particolari radiazioni (raggi infrarossi) che si possono trasmettere anche attraverso il vuoto; se questi raggi colpiscono un corpo più freddo di quello che li ha generati, vengono in parte assorbiti e si produce in questo modo uno scambio termico. La quantità di calore trasmessa per irraggiamento da un corpo caldo è fortemente influenzata dalla sua temperatura, dalla natura del corpo stesso (emissività, da 0 a 1) e dalla natura della superficie del corpo assorbente più freddo. Superfici porose e annerite assorbono infatti per intero la radiazione incidente, mentre superfici bianche o speculari la riflettono in gran parte.
La quantità di energia che una molecola può irradiare è proporzionale alla quarta potenza della temperatura assoluta T, espressa in gradi Kelvin, attraverso un coefficiente denominato costante di Stefan-Boltzmann, Ksb pari a 1,380649 x 10-23 Joule / °K . .
Per una massa solida conta anche la superficie radiante S, l’emittanza Em, cioè l’attitudine ad irradiare energia, che può assumere valori tra zero ed uno (corpo nero) ed il tempo. Nell’unità di tempo quindi la potenza irradiata da un corpo nero è W = S x Em x Ksb x T4 . Stante il valore di Ksb, dovremmo portare un corpo nero di superficie unitaria a 1.000.000 °K per irradiare 13,80649 Watt di potenza termica. A temperature più basse la potenza termica trasmissibile crolla, ed entra in gioco la superficie radiante o la massa radiante, che assume un peso prevalente nello scambio termico.
Detto questo, immaginate se è mai possibile che nel clima del pianeta lo scambio termico tra la sua superficie e l’atmosfera possa mai prevedere un significativo trasferimento termico dall’atmosfera verso terra, visto che l’atmosfera, a tutte le quote, presenta temperature inferiori a quelle del suolo, e se anche fossero superiori parliamo di temperature inferiori a 300°K, quindi con una potenza radiante unitaria infima. Quindi un trasferimento di calore significativo implica una MASSA significativa; in atmosfera, a tutte le quote, il 99% del gas atmosferico è costituito da ossigeno ed azoto, e la CO2 è presente solo nello 0,042%.
Che contributo potrebbe mai dare quel misero 1% che resta, quali che siano le sue caratteristiche? Nessuno.
L’ATMOSFERA NON PUO’ RISCALDARE LA SUPERFICIE DEL PIANETA PER VIA RADIANTE, PERCHE’ LE LEGGI DELLA FISICA GLIELO IMPEDISCONO.
Può farlo soltanto trasferendo fisicamente, PER CONVEZIONE (venti e correnti d’aria) aria calda o fredda da un territorio ad un altro, e nulla più. L’atmosfera opera soltanto come ritardante del raffreddamento del pianeta nelle ore notturne, perché oppone alla superficie del pianeta una massa d’aria a temperatura lentamente decrescente verso lo zero assoluto del cosmo, invece di esporla direttamente al vuoto cosmico. I fenomeni climatici TUTTI sono determinati dall’interazione termodinamica tra la superficie planetaria e l’atmosfera, entrambe riscaldate dall’irraggiamento solare diurno, e dai fenomeni dinamici che si attivano in atmosfera a causa delle differenti condizioni di temperatura nei vari punti del pianeta, che determinano gradienti di pressione, correnti d’aria anche vorticose, trasporti di masse d’aria fredde e calde, ed interazione con il vapore acqueo atmosferico che, grazie alle caratteristiche della molecola, può condensare in acqua piovana o gelare in neve o grandine. L’effetto serra dell’atmosfera NON ESISTE ed i GAS SERRA tanto meno. Smettiamola di condizionare la nostra vita alla produzione di CO2 indotta dall’impiego dei combustibili organici, carbone, petrolio e gas naturale.
Ing. Franco Puglia
8 Novembre 2024
Una politica di SVOLTA 