Scambio Termico per Irraggiamento

L’Irraggiamento Termico si inquadra nel più vasto fenomeno della propagazione delle radiazioni elettromagnetiche emesse dai corpi e viene trasmesso da un corpo più caldo ad un corpo più freddo alla velocità della luce senza riscaldare l’aria.

La radiazione elettromagnetica, che corrisponde alla trasmissione di calore, è detta radiazione termica: essa è emessa a causa dei moti vibratori e rotatori delle molecole e degli atomi di una sostanza ed è estesa in un campo di lunghezze d’onda da 10-2 μm (nell’Ultra Violetto: UV) a 102 μm (Infrarosso).

La proprietà della radiazione elettromagnetica è che si propaga in tutte le direzioni, non è assorbita dall’aria, ma solo dai corpi solidi che la trasformano immediatamente in energia termica. Se si considera un corpo caldo collocato in un ambiente le cui pareti si trovino ad una temperatura uniforme ed inferiore a quella del corpo dopo un po’ di tempo si potrà constatare che il corpo si e raffreddato e ha raggiunto l’equilibrio termico con le pareti.

Un corpo ad una certa temperatura T emette e riceve radiazioni elettromagnetiche con una certa intensità che può essere variabile nel tempo, indipendentemente dal mezzo in cui si trova, quindi anche nel vuoto.

L’Irraggiamento è caratterizzato, rispetto agli altri due meccanismi di trasmissione del calore, proprio dal poter avvenire anche in assenza di materia tra i sistemi interessati dallo scambio termico. Spesso nelle applicazioni pratiche i tre meccanismi di trasmissione dell’energia termica hanno luogo contemporaneamente con diversa intensità. Nel vuoto, invece, la trasmissione del calore può avvenire solo per Irraggiamento. Si può quindi definire un assorbitore totale o corpo nero come un corpo che ha un coefficiente di assorbimento a=1 relativamente ad ogni lunghezza d’onda.

Un oggetto di questo genere assorbe la radiazione di qualunque corpo senza rifletterla, nonostante sia un grande emettitore ed alle alte temperature possa colorarsi per emissione. Un corpo grigio invece è un corpo che ha il coefficiente a<1, ma costante a tutte le lunghezze d’onda. Infine il corpo bianco ha a=0 per tutte le frequenze e quindi assorbimento nullo.