30-03-2024 - Physics - Fundamentals of thermodynamics (8/13) [EN]-[IT]

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ENGLISH
30-03-2024 - Physics - Fundamentals of thermodynamics (8/13) [EN]-[IT]

Convection
What is it?
Convection is a type of transport of matter and energy. This transport is caused by a pressure gradient and the force of gravity.

Flat partition wall
Convective motions - tent
Let's consider a thermodynamic system consisting of a free wall to which we will later move a curtain.
In a similar system we can say that something will form on the right and left of the curtain which we can define as resistance.
The two resistances G1 and G1 that form on the right and left of the tent, which represent the convective motions of the air on the two faces of the tent, ensure that the thin layers of air present function, in fact, as insulators.

Below is a diagram representing the electrical analogue of the wall with curtain

Flat partition wall with screens
Insulation
In a partition wall with multiple screens, the insulation depends on the resistivity of the material and increases as the number of screens increases, glass has a lower resistivity.

Cylindrical symmetry
Equation
Below is the balance equation in cylindrical symmetry:

Cylindrical symmetry is considered when we need to analyze a very long hollow cylinder. below is an example

The common thread
Current-carrying wire
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.

pipe insulated on the outside
isolation
In the case of an externally insulated pipe, to have good insulation, it is necessary to choose a material whose thickness is not less than a minimum threshold, called the critical insulation radius (rc)

Below is a sketch of an externally insulated pipe

Conclusions
A curtain placed in front of a wall generates convective motions which function as insulators.

Request
Have you ever tried to study thermodynamic systems and their convective motions by applying its electrical analogue?

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30-03-2024 - Fisica - Fondamenti di termodinamica (8/13) [EN]-[IT]

Convezione
Cosa è?
La convezione è un tipo di trasporto di materia ed energia. Questo trasporto è causato da un gradiente di pressione e dalla forza di gravità.

Parete divisoria piana
Moti convettivi - tenda
Consideriamo un sistema termodinamico costituito da una parete libera alla quale avvicineremo in un secondo momento una tenda.
In un sistema simile possiamo affermare che a destra e a sinistra della tenda si formerà qualcosa che possiamo definirle come resistenze.
Le due resistenze G1 e G1 che si formano a destra e a sinistra della tenda, le quali rappresentano i moti convettivi dell'aria sulle due facce della tenda, fanno si he i sottili strati di aria presenti funzionino, di fatto, come degli isolanti.

Qui di seguito uno schema che rappresenta l'analogo elettrico del muro con tenda

Parete divisoria piana con schermi
Coibentazione
In una parete divisoria con molteplici schermi, la coibentazione dipende dalla resistività del materiale e aumenta all'aumentare degli schermi, il vetro ha una resistività minore.

Simmetria cilindrica
Equazione
Qui di seguito l'equazione del bilancio nella simmetria cilindrica:

La simmetria cilindrica è considerata quando dobbiamo analizzare un cilindro cavo molto lungo. qui di seguito un esempio

Il filo conduttore
Filo percorso da corrente
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 all’esterno
isolamento
Nel caso di un tubo coibentato all'esterno, per avere un buon isolamento, occorre scegliere un materiale il cui spessore non sia inferiore ad una soglia minima, detta raggio critico di isolamento (rc)

Qui di seguito un schizzo di tubo coibentato all'esterno

Conclusioni
Una tenda messa davanti ad un muro genera dei moti convettivi che funzionano come isolanti.

Domanda
Avete mai provato a studiare de sistemi termodinamici ed i suoi moti convettivi applicando il suo analogo elettrico?

THE END