Re: Calore nel vuoto

From: Giorgio Pastore <pastgio_at_univ.trieste.it>
Date: Wed, 31 Jan 2001 16:00:38 +0100

Elio Fabri wrote:
...
> Pero' poi mi sono venuti dei dubbi.

La questione e' effettivamente intrigante. Io pero' penso che la
risposta "irraggiamento = trasferimento di calore" sia corretta. Spiego
dopo perche'. Prima cerchero' di spiegare perche' credo che i punti di
Elio non siano sufficienti per invalidare il discorso.

> 1) La radiazione che riceviamo dal Sole e' direzionale, non e' una rad.
> di corpo nero, che deve essere isotropa. Dunque non e' una radiazione in
> equilibrio termico.

Questo e' un problema concettuale ricorrente: la rad. di corpo nero
richiede l' equilibrio della rad. elettromagnetica e questo
operativamente si ottiene confinandola in una cavita'.
Tuttavia un foro nella cavita' (piccolo rispetto alla dimensione della
cavita') costituisce la migliore approssimazione per la *superficie* del
corpo nero. E' ovvio che questo elemento di superficie emette in modo
anisotropo. Ma questo non cambia il fatto che le proprieta' della
radiazione emessa in una certa direzione siano quelle della rad. di
corpo nero.

> 2) Il metodo del forno puo' non essere il piu' efficiente per sfruttare
> questa radiazione: non sfrutta il parziale ordine insito nella
> direzionalita' della radiazione.
> 3) Come si potrebbe fare? Esempio: una ruota a palette riflettenti,
> messa in moto dalla pressione della radiazione. Al limite di palette
> relativistiche, l'efficienza e' prossima a 1: si riesce a convertire
> quasi tutta l'energia della radiazione solare in energia cinetica della
> ruota.
> 4) Se la radiazione solare fosse assimilabile a calore, questo sarebbe
> impossibile, quindi...
>
Perche' ?
In questo modo potresti convertire in energia cinetica con alta
efficienza anche
l' energia cinetica delle molecole di un gas, facendo un forellino sul
recipiente.
Ma questo discorso non c' entra. La questione non e' quella di come
convertire il lavoro in modo efficiente il calore scambiato tra due
sistemi. Ma se il trasferimento di energia va visto come scambio di
calore o no.

Perche' ritengo che la risposta e' si ?
Ragioniamo dal punto di vista della termodinamica. Cosa e' il calore ?
Operativamente potrei dire "tutti gli scambi energetici che non siano
lavoro". E il lavoro ? Beh, ce ne sono di tanti tipi (meccanico,
elettromagnetico, chimico....). Ma sono tutti esplicitamente
caratterizzabili mediante la variazione di opportune variabili
macroscopiche ( P/V, sforzo/deformazione, superficie/tensione
superficiale, campo e.m./polarizzazioni, potenziali chimici/frazioni
molari ....).

Come faccio a sapere se uno scambio energetico relativo ad un gas
corrisponde a scambi di calore ? Controllo se in una trasformazione
reversibile NON sono cambiate le coppie P/V e N/mu del sistema ma c'e'
stato comunque un trasferimento di energia direi che va chiamato calore.

Per la termodinamica la radiazione di corpo nero assomiglia ad un gas.
Non e' esattamente equivalente perche' non c'e' la coppia pot
chimico/numero di moli. Ma il lavoro macroscopico che posso fare o far
fare alla radiazione della cavita' *lasciandola nella cavita'* e' quello
"meccanico" controllabile mediante il volume. Non vedo altri modi a
livello macroscopico. Se faccio il foro, e' vero che posso ottenere
lavoro meccanico macroscopico ma non sto agendo sul volume. In realta',
esattamente come per il caso di un gas, sto scambiando energia agendo
sulla differenza di temperatura tra sistema ad ambiente.
E quello che scambio in questo caso e' calore).

Mi rendo conto di non essere stato il massimo della chiarezza, ma, alla
terza riscrittura di questo mail ( e al decimo dubbio di MIO
rimbambimento :-)), penso sia megli mandarlo cosi'.

Giorgio
Received on Wed Jan 31 2001 - 16:00:38 CET