Lo studio della Temperatura
Temperatura (C°,K°)
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La temperatura è la grandezza fisica che fornisce la misura oggettiva del livello di caldo o di freddo con cui ci commisuriamo.
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Come si misura?
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La scala di misurazione usata più frequentemente in Europa è quella centigrada, o Celsius, che assegna 100°C alla temperatura di ebollizione dell'acqua e 0°C a quella di fusione del ghiaccio.
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In ambito internazionale si usa invece la scala Kelvin, o assoluta, che assegna a 0°K, detto zero assoluto, (temperatura minima raggiungibile) al valore di -273,16°C, ed usa il grado Kelvin(K) come unità di misura quantitativamente identica al grado centigrado.
Concetto:
La temperatura non è una misura della quantità di energia termica o del calore di un sistema, però è ad essa correlata.
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Se ad un sistema, infatti, viene fornito calore la sua temperatura aumenta, mentre se gli viene sottratto calore la sua temperatura diminuisce;
in altre parole:
un aumento di temperatura del sistema corrisponde ad un assorbimento di calore da parte del sistema, mentre un abbassamento di temperatura del sistema corrisponde ad una cessione di calore da parte del sistema.
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Quando due sistemi si trovano in equilibrio termico non avviene nessun trasferimento di energia e si dice che sono alla stessa temperatura.
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Quando esiste una differenza di temperatura, il calore tende a muoversi dal sistema a temperatura più alta verso il sistema a temperatura più bassa, fino al raggiungimento dell'equilibrio termico (come enunciato dal 2° Principio della Termodinamica).
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In definitiva si può dire che:
la temperatura registra il trasferimento di calore da un corpo più caldo verso uno più freddo.
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Quest'ultima considerazione è di fondamentale importanza per la comprensione dei fenomeni di scambio termico e di flusso di calore attraverso le superfici disperdenti degli edifici.
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L'idea che il calore fluisca attraverso i corpi, le superfici ed i fluidi (gas o liquidi) che li circondano, è utile per comprendere i concetti di dispersione termica e guadagno termico che si toccheranno in altre sezioni.
Temperatura a bulbo umido (C°,K°)
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Questa particolare misurazione della temperatura è indicata da un termometro ricoperto da una garza imbibita d'acqua soggetta ad evaporazione forzata da una ventilazione alla velocità di 3-5 m/s.
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La temperatura a bulbo umido risulta inferiore a quella rilevata dal termometro normale
perché?
l'evaporazione dell'acqua, di cui è imbibita la garza, per manifestarsi, necessita di calore che viene sottratto al bulbo, abbassandone di conseguenza la temperatura.
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La rilevazione delle due temperature è molto importante per il calcolo matematico di varie grandezze termodinamiche di cui si parlerà nelle prossime sezioni, in particolare per il calcolo dell'umidità relativa dell'aria.
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La misurazione si attua mediante uno strumento molto preciso che si chiama psicrometro (vedere sezione Strumenti di misurazione microclimatica), costituito da due termometri ed una ventolina che assicura una ventilazione costante sulla garza imbevuta d'acqua.
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Considerazioni:
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La differenza tra la temperatura a bulbo asciutto (BS) e quella a bulbo umido (BU) risulterà maggiore in un ambiente asciutto che in uno molto umido.
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Infatti:
quando l'ambiente è asciutto la temperatura a bulbo umido (BU) è minima perché l'evaporazione dell'acqua è favorita e raffredda il bulbo umido.
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Nota:
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Questo abbassamento di temperatura è lo stesso effetto di raffreddamento che percepiamo quando soffiamo aria sulle mani umide.
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Oppure il raffreddamento che sentiamo quando usciamo da un bagno al mare ed il vento ci fa venire i brividi.
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Concetto:
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L'acqua per evaporare necessita di calore, che porta con sé quando diviene vapore. Questo "trasferimento di calore" abbassa la temperatura della superficie dalla quale l'acqua evapora.
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Concludendo:
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In conseguenza di quanto appena detto, si può anche affermare che la temperatura a bulbo umido dipende dal grado di saturazione dell'aria (di vapore acqueo), è quindi funzione del contenuto igrometrico di quest'ultima.
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La Temperatura di Bulbo Umido fornisce quindi informazioni sul grado di umidità dell'aria.
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E' pertanto di fondamentale importanza per la comprensione delle condizioni termoigrometriche di un ambiente e per lo studio degli effetti che queste generano su abitanti e materiali (muri, dipinti, arredi, serramenti, ecc.).
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