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.
Mi sono laureato in ingegneria elettronica al Politecnico di Milano nel 1971, ed ho studiato la termodinamica con il prof. Mario Silvestri, ordinario della cattedra che all’epoca si chiamava di Fisica tecnica, ma era termodinamica. Mario Silvestri morì nel 1994. Mario Silvestri – Wikipedia
Nel 1975 la cattedra passò all’Ing. Ernesto Pedrocchi, tuttora vivente, che in epoche recenti è intervenuto autorevolmente sul tema dei cambiamenti climatici, con pubblicazioni, conferenze pubbliche ed anche un libro. Io condivido gran parte di quanto scrive l’Ing. Pedrocchi ma rilevo delle lacune fondamentali, lacune presenti, peraltro, anche negli scritti di altri studiosi che si sono espressi in maniera critica nei confronti delle tesi propalate da quanti si riconoscono nella posizione espressa dall’ONU attraverso la sua agenzia climatica, IPCC . Uno studio dell’Ing. Pedrocchi si trova al link che segue: https://drive.google.com/file/d/1XFBHdzC2GCI1MEsTdXmAxy6fueWMPeSC/view?usp=sharing In pratica, quello che si rileva da tutti gli studi è che questi aggirano sempre, senza eccezioni, il vero NOCCIOLO DEL PROBLEMA. Nessuno tra loro nega che alcun gas presenti in atmosfera producano un EFFETTO SERRA, ed in testa a tutti, dopo il vapore acqueo, abbiamo la famigerata CO2, l’anidride carbonica, cioè il motore stesso della vita sul pianeta, la molecola stabile più elementare conosciuta a base di carbonio, quella da cui si sono formati sul pianeta i primi batteri, e poi le forme di vita sempre più evolute sino agli esseri umani. Tutte le dissertazioni in materia, anche quelle dell’Ing. Pedrocchi e di altri scienziati che conosco anche di persona, ruotano attorno ai rilevamenti attuali e storici sugli andamenti delle temperature sul pianeta, sull’alternanza di periodi caldi e freddi, anche glaciali, nel corso del tempo, sul contributo preponderante dell’energia solare alla termodinamica planetaria, sull’irrilevanza della produzione antropogenica di anidride carbonica rispetto alle emissioni naturali spontanee, ecc, ecc. In pratica si confrontano con IPCC e con i credenti della nuova religione climatica sulla base dei medesimi argomenti e dei medesimi dati, ma interpretandoli in maniera differente, ciò che non ci ha condotto a nessuna conclusione in questo dibattito, e ciascuno resta con le sue idee. Io me ne sono infischiato, sino al 2019, perché sino a quando gli scienziati dibattono tra loro ipotesi scientifiche, la cosa può anche non riguardarmi, ma quando il dibattito si trasferisce alla politica ed all’economia, quando le tesi dell’agenzia dell’ONU servono ad introdurre nuove politiche energetiche che sconvolgono la vita dei popoli e mettono in discussione lo sviluppo economico e sociale di intere nazioni, allora no, allora non posso restare indifferente, perché anch’io pago il prezzo di questa assurda rivoluzione climatica. Io NON sono mai stato un professore universitario; per me la matematica è solo uno strumento al servizio della SCIENZA, uno strumento per aiutarci a comprendere la realtà, MA NON ESPRIME DA SOLA LA REALTA’. I matematici possono anche vivere la loro professione in un mondo irreale, astratto, fine a se stesso, come la musica, che però muore dove nasce, col suo strumento. Io sono sempre stato UN INGEGNERE, fatto e finito, sin da bambino, quando mi avvicinavo con crescente curiosità al mondo della conoscenza, che diventa scienza quando si può descrivere in termini matematici, e quando i fenomeni che descrive si possono riprodurre sotto controllo umano. Gli ingegneri nascono per PROGETTARE E FARE cose materiali, riproducibili, che debbono FUNZIONARE, come previsto dai progetti. Le fantasie le lasciamo ai filosofi ed ai letterati. Ed ecco che, da buon ingegnere, sorvolando sulle centinaia di grafici che anche il prof. Pedrocchi ci mostra, io mi sono da subito concentrato sull’obiettivo, che non era il clima in se, ma la CO2, cioè il gas incriminato, colpevole di alterare il clima per l’effetto serra che indurrebbe. Mi sono chiesto IN CHE COSA la CO2 fosse tanto diversa dagli altri gas presenti in atmosfera, sotto il profilo termodinamico. E la mia ricerca ed analisi si è rivelata addirittura banale nella sua semplicità: TROPPO semplice per gli “scienziati” , talmente semplice che l’accettazione incondizionata del suo evidente risultato dovrebbe automaticamente produrre un terremoto mondiale, cosa impensabile, inaccettabile, per le sue conseguenze pratiche.
Il TEOREMA DEL CLIMA ci racconta che la CO2 cattura la radiazione termica emessa dal pianeta durante il suo raffreddamento notturno, in maniera molto più efficiente di altri gas atmosferici (eccezion fatta per il vapore d’acqua) ed impedisce quindi al pianeta di raffreddarsi abbastanza durante la notte, conservando un calore che avrebbe dovuto disperdersi nello spazio cosmico. Il teorema non si sofferma sul calore specifico della CO2 rispetto agli altri gas, e non lo fa perché sarebbe palesemente superfluo, in quanto la CO2 ha un calore specifico inferiore a quello di Azoto ed Ossigeno atmosferici. (0,199 Cal/g x °C contro 0,244 Cal/g x °C dell’Azoto e 0,291 Cal/g x °C dell’ossigeno, mentre quello del vapore acqueo è pari a 0,464 Cal/g x °C). Il calore specifico rappresenta quella caratteristica della materia che descrive la sua capacità chimica di trattenere il calore comunque ricevuto più a lungo rispetto ad altri materiali, anche se poi lo deve cedere allineando la sua temperatura con quella dei materiali con cui è in contatto. Allora gli studiosi hanno adottato un approccio RADIANTE, limitando essenzialmente tutti gli scambi termici al trasferimento di RADIAZIONI, a tutto campo, dal sole verso il pianeta e dal pianeta verso lo spazio. In un tale approccio l’attenzione va rivolta alla sensibilità delle molecole nei confronti delle radiazioni, a tutte le possibili lunghezze d’onda, andando a ricercare, per ogni specifica molecola, verso quali radiazioni mostri più affinità, in termini di lunghezza d’onda, e verso quali appaia più indifferente. Il modello, poi, deve determinare quali radiazioni termiche la superficie del pianeta possa emettere verso lo spazio durante la notte, cioè a quali lunghezze d’onda, e quali gas atmosferici possano eventualmente assorbirle, ritardando la loro ritrasmissione verso lo spazio. Ho sottolineato termine ritardando, perché nessuna molecola può catturare energia, in qualsiasi modo, aumentando la sua temperatura e conservandola, se in contatto con altre molecole. La Natura è COMUNISTA: ostacola la concentrazione di ricchezza energetica sotto forma termica e costringe tutte le molecole a cedere il surplus a quelle vicine. TUTTI i gas presenti in atmosfera, nessuno escluso, quali che siano le loro caratteristiche chimiche e fisiche e la loro capacità di assorbire calore, DEVONO uniformare la loro temperatura a quella delle molecole circostanti, tra le quali sono diffuse, cedendo calore o acquisendone. Questa è LEGGE, ed il tribunale della FISICA è inflessibile.
Ora, sappiamo tutti che le temperature presenti sulla superficie del pianeta, e nella bassa troposfera, variano da un minimo di -50°C ad un massimo di +50°C, con rari sforamenti di questi limiti già estremi, per fortuna. La radiazione termica che le molecole materiali possono irradiare sotto forma di raggi infrarossi (IR) dipende dalla natura della molecola e dalla sua temperatura. Le molecole presenti sul pianeta sono infinite, infinitamente diverse, organiche ed inorganiche, ciascuna dotata di una sua specifica capacità di emissione di calore e relativa lunghezza d’onda.
Se però vediamo il pianeta nel suo insieme, e tenuto conto dei limiti ristretti delle sue temperature al suolo, possiamo approssimare il comportamento del pianeta a quello che in Fisica viene chiamato CORPO NERO, cioè un assorbitore / emettitore perfetto di radiazione, funzione soltanto della sua temperatura e non della sua composizione chimica. Questo è quanto fanno gli studiosi del clima affiliati ad IPCC; se lo fanno loro posso farlo anch’io, o no? Qui entra in gioco una LEGGE della Fisica, chiamata legge di Wien, la quale ci racconta che la lunghezza d’onda della radiazione emessa da un corpo nero ad una temperatura T è data dal rapporto tra una costante (=2898) e la sua temperatura espressa in °Kelvin. (273°K = 0°C). Significa che la superficie del pianeta può trasmettere calore verso lo spazio sotto forma di radiazione infrarossa nel campo delle lunghezze d’onda comprese tra 13 µn (2898 / (273-50)) e poco meno di 9 µn (2898 / (273+50)) .
Bene: andando a guardare come si comporta la CO2 sotto il profilo della sua emissione o assorbimento di radiazione IR lungo tutto l’arco dello spettro elettromagnetico scopriamo che presenta un marcato picco di assorbimento attorno alla lunghezza d’onda di 15 µn . Non si tratta di una mia deduzione: tutti i testi degli affiliati IPCC che si occupano del tema fanno riferimento a questo marcato picco di assorbimento IR. Risulta così anche da altre fonti, quindi prendiamo per buono questo numero. Facciamo il calcolo inverso, secondo la legge di Wien: che temperatura dovrebbe avere una molecola sul pianeta per emettere IR della lunghezza d’onda di 15 µn? Facile: 2898 / 15 = 193,2°Kelvin = -79,8°C …. Conoscete qualche landa sperduta dell’Antartide dove la temperatura raggiunga -79,8°C ? No, vero? Ma non basta: il secondo principio della termodinamica, che è una LEGGE, universalmente accettata e compresa da TUTTI, ci racconta che il calore passa SEMPRE dal corpo più caldo verso quello più freddo, perché le due temperature DEVONO equipararsi, PER LEGGE. Dove troviamo sul pianeta una CO2 che si trovi ad una temperatura più bassa di -79,8°C, tenuto anche conto del fatto che sotto una temperatura di -56,6°C la CO2 passa allo stato solido?
La conclusione incontestabile è che: LA CO2 NON PUO’ ASSORBIRE DAL PIANETA CALORE SOTTO FORMA DI RADIAZIONE INFRAROSSA NELL’INTORNO DELLA SOLA LUNGHEZZA D’ONDA IN CUI PRESENTA CARATTERISTICHE SPECIALI DI ASSORBIMENTO IR. Io, ad oggi, non ho ancora trovato nessuno in grado di contestare questo assioma.
E come se tutto questo già non bastasse, QUANTA CO2 è presente nella nostra atmosfera? Perché se è vero, e lo è, che una rondine non fa primavera, è anche vero che accendere una sola sigaretta a Milano non può aumentare i livelli misurabili delle polveri sottili, ed allo stesso modo la CO2, quali che siano le sue caratteristiche, anche se fosse più attiva del vapore acqueo, come potrebbe mai avere una qualsiasi influenza sul clima, con una concentrazione atmosferica media, che nessuno ha mai contestato, dell’ordine delle 400 ppm (parti per milione), cioè, 0,04% (non 4%!!!) della massa gassosa planetaria? Questa RADIOGRAFIA DELLA CO2 è incontestabile ed incontestata, e tuttavia nessuno affronta questo nodo cruciale, non solo, i fanatici dei cambiamenti climatici sostengono che quella banda di assorbimento IR attorno a 15 µn rientra nel campo delle emissioni IR del pianeta. Più facile sostenere di aver visto stormi di asini che volano, eppure …
E per concludere:
In questi ultimi anni i Media ci massacrano di informazioni manipolate, a sostegno della tesi del riscaldamento planetario di origine antropica, e conseguenti cambiamenti del clima. E per farlo ci raccontano che ogni anno la temperatura media del pianeta è cresciuta di qualche frazione di grado e che, se non facciamo qualcosa, tra alcuni anni sarà salita di qualche grado e sarà una catastrofe. Ma come fanno ad affermare questo? Misurano con dei termometri la temperatura in un numero abbastanza elevato di punti del globo e poi calcolano una TEMPERATURA MEDIA. In che modo? E chi lo sa …
Giova allora fare qualche riflessione sul significato di queste misure e sui risultati relativi. Prima cosa: misurare la temperatura in un punto ha lo scopo di dare indicazioni sulla capacità di quella zona di irradiare calore in atmosfera. Infatti la TESI è che la superficie del pianeta surriscaldi l’atmosfera, e che questo calore in eccesso venga poi restituito dall’atmosfera verso terra. Seconda cosa: a casa vostra, in cucina, avete in genere 4 o 5 bruciatori, alcuni più piccoli altri più grandi. Bruciano tutti lo stesso gas, e la temperatura della fiamma è la stessa, però i bruciatori più grandi, con superficie maggiore, erogano più calore, quelli più piccoli ne erogano meno. Per questo le dimensioni sono differenti: per adattarsi alle differenti esigenze di cottura. La temperatura, da sola, non determina la cottura: la superficie del bruciatore è determinante. Veniamo ora alle misure di temperature del pianeta: prendiamo, semplificando alla grande, un numero limitato di temperature, in soli 10 punti, espresse in °C: +16, +22, +28, +36, +40, +5, +8, -10, -25 – 30. Facciamo la somma di questi numeri: risulta 110. Il valore medio, dividendo per 10, è uguale a +11°C. Se questi 10 valori rappresentassero le sole temperature misurate sul pianeta in un medesimo giorno, ad una medesima ora, in zone differenti del pianeta, diremmo che la temperatura media è di +11°C. Se aumentiamo da 10 a 10mila, o a 100mila, o a un milione i punti di misura, otterremo un numero diverso, ovviamente, e non dimentichiamo che ad ogni minuto che passa quel numero cambia, perché sui vari punti del globo passano nuvole, oppure, no, c’è insolazione, oppure notte, ecc, ecc.
Quindi una registrazione simultanea di tutti i punti di misura ci darebbe una curva di difficile interpretazione, essendo un mix di temperature diurne e notturne, montane e marine, equatoriali e polari, ecc, ecc.
Ma restiamo sui nostri 10 numeri esemplificativi ed associamo ciascuno di loro ad un elemento DI MASSA / SUPERFICIE, cioè alla capacità fisica della zona in cui si fa la misura di irradiare calore, per effetto di massa/superficie, a parità di temperatura. Temperature: +16, +22, +28, +36, +40, +5, +8, -10, -25 – 30. Indice di massa: 20, 21, 25, 16, 12, 18, 20, 12, 10, 8 Moltiplichiamo ciascuna temperatura per il suo indice di massa, sommiamo i risultati e dividiamo per la somma degli indici di massa. Somma prodotti massa x temperatura: 320, 462, 700, 576, 480, 90, 160, -120, -250, -240 = 2.178 Somma indici di massa : 162 ; se divido 2.178 per 162 ottengo una temperatura media di +13,44°C Una bella differenza !!!!
Proviamo ancora con altri numeri: Temperature: +16, +22, +28, +36, +40, +5, +8, -10, -25 – 30. Indice di massa: 12, 15, 20, 16, 5, 14, 10, 22, 18, 15 Somma prodotti massa x temperatura: 192, 330, 560, 576, 200, 70, 80, -220, -450, -450 = 888 Somma indici di massa : 147; se divido 888 per 147 ottengo una temperatura media di +6,04°C I numeri sono puramente casuali, tuttavia, usando il medesimo campione di temperature , ma PESANDOLO con la capacità termica della zona di cui vuole esprimere la temperatura, otteniamo numeri molto diversi di temperatura media equivalente, più rappresentativa della capacità della superficie del pianeta di irradiare calore verso l’atmosfera.
Ecco perché affermo che calcolare la MEDIA aritmetica di un qualsivoglia numero di campioni di temperatura sul pianeta NON HA ALCUN SENSO FISICO, perché non è la temperatura della fiammella di un fiammifero che può riscaldare l’atmosfera, ma il contributo termico complessivo di masse abbastanza omogenee di materia solida, liquida o gassosa, in funzione della loro superficie esposta, del loro calore specifico, della loro emissività radiante, e della capacità di trasmissione termica sottostante, tutti fattori fuori controllo, non misurabili, non calcolabili, non modellabili matematicamente. La pretesa di poter esprimere un modello matematico di comportamento del clima del pianeta è la più grande opera di mistificazione e presunzione scientifica di tutti i tempi e si appoggia su affermazioni prive di fondamento ai fini climatici, come la misura delle temperature in punti discreti del globo, per non parlare delle mistificazioni e manipolazioni della realtà sul ruolo di gas definiti ad effetto serra, pur nella loro irrisoria concentrazione atmosferica, almeno ai fini climatici, e nell’assenza di caratteristiche fisiche e chimiche idonee ad esprimere un qualsivoglia effetto termodinamico diverso da quello della preponderante massa dei gas atmosferici principali, azoto ed ossigeno (99% !!!).
Una politica di SVOLTA 