06-03-2024 - Physics - the energy equation, natural convection [EN]-[IT]

---

~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

---

ENGLISH
06-03-2024 - Physics - the energy equation, natural convection [EN]-[IT]

Basic concepts
Thermodynamics is a very broad branch of physics, when studying it it is good to keep some fundamental concepts in mind, I list some of them below.
Internal energy production
In the case of a conducting wire carrying an electric current, it can be established that everything produced inside the wire must come out of the external surface.
Insulated pipe
In the case of the pipe insulated on the outside, to have good insulation, the insulation must be chosen from a material whose thickness is not less than a minimum threshold, called the critical insulation radius (rc)
Beaming Energy
When a radiant energy affects a surface of a body, part of the radiation is reflected (Rλ), while the remaining part enters the body; this amount can therefore be absorbed (Aλ) as it passes through it. It cannot be that the radiation is entirely reflected or that it is totally absorbed.
The following relationship exists between the following quantities Gλ, Aλ, Tλ, Rλ
Gλ = Aλ + Rλ + Tλ
Where:
Gλ = radiant energy
Aλ = absorbed radiation
Rλ = reflected radiation
Tλ = transmitted incident radiation

the energy equation, natural convection
Convection is a type of transport of matter and energy caused by a pressure gradient and the force of gravity,
Let's start by referring to the energy equation, or the energy balance which is the following formula.

Where:
Q is the net thermal power entering by conduction
L is the mechanical power made on the system by the acting forces, mass and contact forces.
E is the sum of the internal energy and the kinetic energy derived from the collisions of the particles.

Assuming you have the following things:
-A slightly viscous fluid
-Let's take into account that the contribution of mass forces, in the budget, is negligible.

We can write the energy equation as follows:

Also explained as follows:

Where:

Conclusions
Heat transfer by convection is divided into natural convection and forced convection. The energy balance equation in the case of natural convection is as follows:

Request
Have you ever studied cases of natural convection?

---

---

06-03-2024 - Fisica - l’equazione dell’energia, convezione naturale [EN]-[IT]

Concetti base
La termodinamica è una ramo della fisica molto ampio, quando lo si studia è bene tenere in mente alcuni concetti fondamentali, qui di seguito ne elenco alcuni.
Produzione energia interna
Nel caso di un filo conduttore percorso da corrente elettrica si può stabilire che tutto ciò che si produce all'interno del filo dovrà uscire dalla superficie esterna.
Tubo coibentato
Nel caso del tubo coibentato all'esterno, per avere un buon isolamento, il coibente dovrà essere scelto di un materiale il cui spessore non sia inferiore ad una soglia minima, detta raggio critico di isolamento (rc)
Energia raggiante
Quando un'energia raggiante incide su una superficie di un corpo, parte della radiazione è riflessa (Rλ), mentre la restante parte entra nel corpo; quest'aliquota può quindi essere assorbita (Aλ) mentre lo attraversa. Non può essere che la radiazione sia interamente riflessa o che venga totalmente assorbita.
Tra le seguenti grandezze Gλ, Aλ, Tλ, Rλ esiste la seguente relazione
Gλ = Aλ + Rλ + Tλ
Dove:
Gλ = energia raggiante
Aλ = radiazione assorbita
Rλ = radiazione riflessa
Tλ = radiazione incidente trasmessa

l’equazione dell’energia, convezione naturale
La convezione è un tipo di trasporto di materia ed energia causato da un gradiente di pressione e dalla forza di gravità,
Partiamo con il fare riferimento all’equazione dell’energia, ovvero il bilancio dell’energia che è la seguente formula.

Dove:
Q è la potenza termica netta entrante per conduzione
L è la potenza meccanica fatta sul sistema dalle forze agenti, forze di massa e di contatto.
E è la somma dell’energia interna e di quella cinetica derivata dagli urti delle particelle.

Ipotizzando di avere le seguenti cose:
-Un fluido poco viscoso
-Facciamo conto che il contributo delle forze di massa, nel bilancio, è trascurabile.

Possiamo scrivere l'equazione dell'energia come segue:

Esplicata anche come segue:

Dove:

Conclusioni
La trasmissione del calore per convezione si distingue in convezione naturale e convezione forzata. L'equazione di bilancio dell'energia nel caso della convezione naturale è la seguente:

Domanda
Avete mai studiato casi di convezione naturale?

THE END