A differenza dei solidi, i fluidi ( liquidi e aeriformi),
hanno una conducibilità termica molto bassa. Se al
loro interno il calore si propagasse soltanto per conduzione,
i fluidi sarebbero pessimi conduttori del calore. In tali
sostanze, invece, interviene un altro processo, la convezione,
che rende molto più rapida la propagazione del calore.
Con le esperienze descritte in questa scheda potrai renderti
conto di come si evolve questo processo.
[materiale occorrente] [predisposizione
e acquisizione] [domande]
Materiale occorrente
| sostegno con asta |
| 2 morsetti |
| 2 sensori di temperatura |
| calcolatrice grafica TI-89 |
| interfaccia CBL2 |
Predisposizione
e acquisizione
| 1 |
Disponi i due morsetti
a metà dell’asta di cui è provvisto
il sostegno. Ad ognuno di essi fissa un sensore di temperatura.
Deponi poi il sostegno a terra lontano da un termosifone
in funzione.
|
| 2 |
Avviato il programma PHYSICS, predisponi
perché possano essere utilizzati due sensori
di temperatura. Dovrai collegare quello in alto alla
porta analogica CH 1 dell’interfaccia, e quello
in basso alla porta CH 2. Esegui il monitoraggio delle
due temperature e attendi fino a quando sono eguali.
Uscito dal monitoraggio seleziona GRAFICO vs TEMPO e
imposta l'intervallo tra campionamenti a 1s;
e il numero di campionamenti a 400.
Alla domanda QUANDO TRACCIO? rispondi premendo il tasto
2: DURANTE ACQUISIZIONE e disponi per queste opzioni:
Ymin
= 15 °C; Ymax = 30 °C e Yscl
= 1.
|
| 3 |
 Con
movimenti abbastanza rapidi separa i due morsetti
portando il primo il più
in basso possibile e il secondo il più in alto
possibile, quindi avvicina il sostegno al termosifone,
come mostrato in figura, in modo che il primo si trovi
sopra e il secondo sotto al termosifone.
Subito dopo
premi
ENTER per dare avvio all’acquisizione. Otterrai
due grafici come quelli di figura.
 Linea
sottile: sensore più alto
Linea marcata: sensore
più basso
|
| 4 |
 Ripeti
la prova; questa volta, però, trascorsi circa
100
secondi, dovrai disporre sul termosifone un pezzo di
cartone, come è mostrato in figura.
Otterrai due grafici come quelli in figura:
 Linea
sottile: sensore più alto
Linea marcata: sensore
più basso
|
| 5 |
Ritaglia una strisciola di carta velina e, aperta una
finestra, esponila dapprima nella parte bassa del vano
e poi nella parte alta, osservando ogni volta da che
parte si inclina. Tieni presente che, aprendo la finestra,
si mettono in comunicazione due ambienti a temperatura
diversa, per cui si instaura un moto convettivo di aria.
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Domande
- Come spieghi che il sensore sotto il termosifone riveli
un abbassamento di temperatura?
- Come spieghi che il sensore di temperatura riveli un
innalzamento della temperatura?
- Quale fenomeno è responsabile del trasporto di
calore dal basso verso l’alto?
- Per quale motivo l’aria fredda si trova più
in basso dell’aria calda?
- Che cosa viene modificato dalla presenza del cartone?
- Come influisce il cartone sulla efficienza del termosifone
?
- Perché sulla parete sopra alcuni termosifoni si
vedono delle striscie scure?
- Allo scopo di evitare il precedente inconveniente si usano
dei copri-termosifone di stoffa; agli effetti dell’efficienza
dell’impianto di riscaldamento, credi che sia una
buona idea?
- In base a quanto hai sperimentato, qual è la zona
più calda di un ambiente?
- Dal punto di vista del risparmio energetico, è
conveniente abitare in ambienti con il soffitto molto alto?
- Per quale motivo la strisciola di carta si inclina verso
l’interno quando si trova nella parte bassa del vano,
mentre si inclina verso l’esterno quando la si espone
nella parte alta?
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