Post on 01-May-2015
TRASMISSIONE DEL CALORE
TERMODINAMICA
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- TRASMISSIONE DEL CALORE
corso integrato FISICA - disciplina FISICA MEDICA
TRASMISSIONE DEL CALORE
Laurea in LOGOPEDIA
TRASMISSIONE DEL CALORE
TRASMISSIONE del CALORE 1
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meccanismi di trasmissione del calore
convezionePROPAGAZIONE MEDIANTE TRASPORTO DI MATERIA
conduzionePROPAGAZIONE SENZA TRASPORTO DI MATERIA
irraggiamento
(RADIAZIONE TERMICA)EMISSIONE DI ONDE ELETTROMAGNETICHE
evaporazione (sistemi biologici)
TRASMISSIONE DEL CALORE 3
TRASMISSIONE del CALORE 2
CONVEZIONE PROPAGAZIONE MEDIANTE TRASPORTO DI MATERIA
Qt
= Kconv S T (cal s–1)
t = intervallo di tempoS = superficie
T = variazione di temperatura
Kconv = costante convettiva
fluidi nei sistemi biologici : linfa (vegetali) sangue (animali)
TRASMISSIONE DEL CALORE
TRASMISSIONE del CALORE 3
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CONDUZIONE PROPAGAZIONE SENZATRASPORTO DI MATERIA
Qt
= K T (cal s–1)Sd
S = superficiet = intervallo di tempo
d = distanzaK = conducibilità termica
T = variazione di temperatura
MATERIALI DIVERSI K (kcal m–1 s–1 °C–1)
rameghiaccioacqua
9.2 10–2
5.2 10–4
1.4 10–4
legnopolistiroloaria
0.3 10–4
9.3 10–6
5.5 10–6
TRASMISSIONE DEL CALORE
TRASMISSIONE del CALORE 4
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IRRAGGIAMENTO TERMICO(RADIAZIONE TERMICA)
emissione di onde elettromagnetiche da parte di corpo a temperatura T
intensità I = Qt S
cal s–1 m–2 oppure watt m–2
LEGGI DELL'EMISSIONE TERMICA
legge di Stefan I = T4 (watt m–2)
legge di Wien Imax = 0.2897T
(cm)
TRASMISSIONE DEL CALORE 6
legge di Stefan I = T4 (watt m–2)
legge di Wien Imax = 0.2897T
(cm)
109
108
107
106
105
104
103
102
10
1 10 1021031041051061
10000°K6000°K
4000°K
1000°K
spettro visibile(400-700 nm)
lunghezza d'onda
(nm)
intensità spettrale emessa(Wm–2 m–1) I
TRASMISSIONE DEL CALORE 7
TRASMISSIONE del CALORE 6
EVAPORAZIONE (sistemi biologici)
calore di evaporazione H2O
(trasmissione di calore verso l'esterno)
H2O (t = 37°C) 580 cal g–1
evaporazione di 100 g H2O 58 kcal = 242.5 kJesempio
metabolismo basale = M.B. 50 kcal ora–1 m–2
(minima quantità di energia per garantire le funzioni vitali)
TRASMISSIONE DEL CALORE
TERMODINAMICA dei SISTEMI BIOLOGICI
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CORPO UMANO t 37°Ct 0 U 0
processi esotermiciproduzione energia
ossidazione di : • carboidrati C • grassi G • proteine P
METABOLISMO DEL CORPO UMANO
.
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TERMODINAMICA dei SISTEMI BIOLOGICI2
processi esotermiciproduzione energia
• Q interna U > 0
• Q ambiente• L esterno• L interno
U < 0
CORPO UMANO t 37°C t 0 U 0
macchina a energia interna
(%) = 100 LU
= 100 L (convenzione segni)JQ – L
TRASMISSIONE DEL CALORE
TERMOREGOLAZIONE 1
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meccanismi di trasmissione del calore
• conduzione(contatto tra organi interni e contatto superficie cutanea
con aria e vestiti)
trasmissione interna ed esterna
• irraggiamento(emissione termica)
trasmissione esterna
• convezione(diffusione con distribuzione omogenea del calore interno
tramite liquidi biologici (sangue+linfa))
trasmissione interna
• evaporazionecalore di evaporazione
(sudorazione e respirazione)H2 O (t = 37°C) 580 cal g–1
trasmissione esterna (emissione)
TRASMISSIONE DEL CALORE
TRASMISSIONE DEL CALORE
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TERMOREGOLAZIONE 2
o 22° 26° 30° 34°
50
100
kcalora
perdita di calore
perdita totaleevaporazione
conduzioneirraggiamento
t°C
TRASMISSIONE DEL CALORE
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TERMOREGOLAZIONE 3
conduzione, convezione, irraggiamento e evaporazione dipendono dalla differenza fra temperatura corporea e
temperatura ambiente : tc – t
•
evaporazione dipende dal rapporto tra la pressione parziale divapor acqueo p(H2O) e la pressione di vapor saturo p (H2O)
alla temperatura dell'ambiente
•vs
umidità relativa = p (H2O)p(H2O)vs
AMBIENTE FREDDO SECCO o.k. AMBIENTE FREDDO UMIDO k.o.
AMBIENTE CALDO SECCO o.k.AMBIENTE CALDO UMIDO k.o.