CONCETTI FONDAMENTALI

IL CALORE

Tutti i corpi sono costituiti da molecole , soggette a dei moti continui tra di loro . il CALORE  non è altro che questo moto . 

• Fornendo calore ad un corpo se ne aumenta l’agitazione molecolare
• Sottraendo invece calore ad un corpo l’agitazione molecolare viene ad essere rallentata , fino ad arrestarsi del tutto alla temperatura dello zero assoluto ( -273 °C ) .

Il calore tende naturalmente a fluire da dove è presente a un livello maggiore, verso dove è presente ad un livello minore. Questa è una condizione molto importante poiché determina ciò che noi chiamiamo “ FREDDO “. Infatti in natura non si può parlare di freddo, ma solo di calore, che può trovarsi a livelli diversi. E’ la sottrazione di calore che determina quell’effetto da noi chiamato freddo .

Possiamo allora anticipare una considerazione :
tutte le macchine cosiddette frigorifere “non  producono freddo “, bensì sottraggono calore ai corpi o ai fluidi che devono trattare.

 

• L’unità di misura della quantità di calore nel sistema internazionale        ( SI )  è il jaule ( J ) .
• L’unità di misura della potenza e del flusso di calore è il watt ( W ) .  1 watt = 1 jaule /al secondo .
• Nel sistema tecnico l’unità di misura della quantità di calore è la caloria (cal )  a cui corrisponde la caloria / ora  ( cal/h ) come unità di misura della potenza e del flusso di calore.

Un multiplo della caloria è la Kcal ( = 1000  cal ).

 

LA TRASMISSIONE DEL CALORE

 

Il calore si trasmette sempre da un corpo più caldo a uno meno caldo, esso cioè passa da un corpo a temperatura maggiore ad un altro a temperatura minore. Non si verifica mai il contrario.

Il calore si può trasmettere in tre modi diversi :

• CONDUZIONE

 

E’ il sistema fondamentalmente di trasmissione del calore attraverso i solidi .
Un esempio immediato può aversi scaldando una estremità di un tondino di ferro . il calore raggiunge lentamente anche l’estremità opposta .

• CONVENZIONE

 

E’ il metodo di trasmissione tipico dei fluidi, liquidi, o gas, sono le molecole stesse del fluido che migrano attraverso l’ambiente . Esempio di un termosifone e i moti convettivi dell’aria riscaldata .

• RADIAZIONE

 

E’ la forma di trasmissione di calore mediante onde di tipo infrarosso . Un esempio tipico è dato dal sole che scalda la terra .

 

LA REFRIGERAZIONE

 Possiamo definire l’effetto di refrigerazione come un trasferimento di calore da un luogo dove risulti in eccesso ad un altro dove possa liberamente venire smaltito senza provocare danno o inconvenienti .
Nel sistema tecnico è in uso ,in Italia, la frigoria/ora ( Frig/h ), che corrisponde alla cal/h  nel senso di sottrazione di calore .

LA TEMPERATURA

La temperatura può essere definita come il livello o l’intensità di calore di un corpo . La temperature costituisce solo un’indicazione del livello o dell’intensità di calore .

E’ importante chiarire la distinzione tra temperatura e calore :
possiamo dire che la temperatura indica solo la velocita delle molecole in movimento all’interno dei corpi . Il calore invece costituisce un effetto che è la somma della velocità delle molecole con il numero di tutte le molecole che costituiscono il corpo.
Nel sistema tecnico essa si misura in ( ° C ).
Per convenzione viene dato il valore di 0°c alla temperatura del ghiaccio fondente , e di 100 °C  alla temperatura di ebollizione dell’acqua  al livello del mare .

STATO DEI CORPI

 

In nature le sostanze si presentano in tre stati diversi

• SOLIDO
• LIQUIDO
• GASSOSO

IL SOLIDO  ha una forma e un volume proprio
UN LIQUIDO ha un volume proprio, ma la forma del recipiente che lo contiene .
UN GAS ha forma e volume del recipiente che lo contiene .

Ciò che determina la differenza di stato delle sostanze è l’agitazione delle molecole .
In natura diversi liquidi possono passare dallo stato liquido a quello gassoso ,e viceversa.
E’ questa una proprietà molto importante .

 

LA PRESSIONE 

La pressione viene definita come una forza per unita di superficie , nel sistema tecnico la pressione viene misurata in Kg/cm2 .  La pressione ha un’importanza fondamentale nello svolgimento dei cicli frigoriferi , il comportamento dei fluidi impiegati nella refrigerazione viene profondamente influenzato dalla pressione e dalla temperatura .

CALORE SPECIFICO

Il calore specifico di una sostanza costituisce la quantità di calore necessaria per elevare di un °C la temperatura ddi un Kg della sostanza medesima , nel sistema tecnico il calore viene misurato in Kcal/Kg.

 

Definizione di calore sensibile e latente

 

CALORE SENSIBILE

Energia necessaria per aumentare o diminuire la temperatura di un elemento senza cambiare lo stato fisico della sostanza.

Calore specifico medio dell’aria :                    0.24 Kcal / kg°C

 

CALORE LATENTE

 

Energia necessaria a modificare lo stato di un elemento

Solido ß-----à liquido
Liquido ß---à gas

Calore latente di evaporazione dell’acqua :   595 Kcal / kg

I cambiamenti di stato avvengono a pressione e temperatura costante .

 

CALORE TOTALE

E’ COSTITUITO DALLA SOMMA DEL CALORE SENSIBILE E DEL CALORE LATENTE

SI MISURA IN Kcal / Kg VIENE RAPPRESENTATO DALL’ENTALPIA.

 

SURRISCALDAMENTO

Dopo aver ottenuto del vapore saturo in seguito ad evaporazione, tutto l’apporto supplementare di energia, favorisce l’incremento di temperatura del vapore, che passa dallo stato saturo allo stato surriscaldato.

 

SOTTORAFFREDDAMENTO

Analogamente a quanto sopra, con la continua cessione di calore, in seguito a condensazione ,si può ottenere liquido sottoraffreddato.

 

PROCESSO DI LAMINAZIONE

Se un getto di gas o di liquido passano attraverso un tubo, incontra un brusco restringimento di sezione , ed in seguito un allargamento, la pressione finale risulta essere inferiore della pressione iniziale.

 

La caduta di pressione in seguito all’attraversamento di di un restringimento locale , è dovuta alla  dissipazione di energia .
Il processo di laminazione può essere osservato in particolare modo nell’organo di laminazione (capillare / valvola di espansione termostatica ). Presente nel circuito frigorifero. Come conseguenza del processo di laminazione, riscontriamo all’uscita della strozzatura  una notevole riduzione della temperatura del gas.

 

PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

 

Il primo principio della termodinamica dice che : L’energia non si crea e non si può distruggere ma può essere solamente trasformata in altre forme di energia .

 

SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Il calore passa naturalmente da un corpo a temperatura più elevata ad un corpo a temperatura più bassa.
Nel circuito frigorifero, ci troviamo nella situazione di dover trasferire calore da una fonte a temperatura più bassa ( locale da climatizzare ), ad una a temperatura più alta  ( ambiente esterno ), teoricamente contravvenendo  il II principio della termodinamica,  in realtà ciò è reso possibile fornendo lavoro al ciclo. Precisamente nel condizionamento, tale lavoro viene svolto dal compressore .

 

COSA VUOL DIRE PRODURRE FREDDO
Proprio in base al secondo principio della termodinamica , l’espressione “ PRODURRE FREDDO ” non è corretta.
Con un ciclo frigorifero, non creiamo il freddo. Semplicemente trasferiamo calore da un luogo  ( locale da condizionare ), ad un altro ( ambiente esterno ), fornendo energia meccanica necessaria per il compimento del ciclo.
Il ciclo frigorifero più utilizzato, è quello che utilizza il compressore come fonte di energia meccanica .

PRINCIPI BASE DEL CICLO FRIGORIFERO

Il ciclo frigorifero si basa sui seguenti tre principi :

• Il calore tende sempre a fluire dal corpo a temperatura maggiore al corpo a temperatura minore
• Qualsiasi cambiamento di stato implica una cessione od un assorbimento di calore .

Temperatura e pressione sono sempre tra loro correlate .