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Elementi di calorimetria
Meccanismi di trasmissione del calore
Il trasferimento di calore tra sostanze a temperature diverse coinvolge
T energia termica disponibile (energia cinetica)
Q densitagrave di flusso di energia termica
Meccanismi di conduzione del calore
meccanismi principali
conduzione
convezione
irraggiamento
Conduzione
Se in un corpo esiste un gradiente di T si ha flusso di energia termica dalle zone ad alta T (alta Ecinetica) a quelle a bassa T (bassa Ecinetica)
La densitagrave di flusso di energia termica saragrave (Equaz di Fourier)
Conduzione
Proprietagrave di trasporto del calore di alcuni materiali a T = 300 K e condizioni normali
CONVEZIONE
Si ha quando un fluido (acqua ariahellip) entra in contatto con un corpo la cui T egrave maggiore di quella del fluido stesso Le particelle di fluido allrsquointerfaccia scambiano calore con il corpo attraverso il trasferimento di Ecinetica e si ha
Convezione libera
il moto del fluido inizialmente in quiete dipende solo da differenze di densitagrave causate da grad di T
Convezione forzataLe differenze di densitagrave dovute a grad di T nel
fluido hanno un effetto trascurabile sul moto In questo
casoil moto egrave dovuto a cause esterne (ventilatori
pompe)
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Meccanismi di trasmissione del calore
Il trasferimento di calore tra sostanze a temperature diverse coinvolge
T energia termica disponibile (energia cinetica)
Q densitagrave di flusso di energia termica
Meccanismi di conduzione del calore
meccanismi principali
conduzione
convezione
irraggiamento
Conduzione
Se in un corpo esiste un gradiente di T si ha flusso di energia termica dalle zone ad alta T (alta Ecinetica) a quelle a bassa T (bassa Ecinetica)
La densitagrave di flusso di energia termica saragrave (Equaz di Fourier)
Conduzione
Proprietagrave di trasporto del calore di alcuni materiali a T = 300 K e condizioni normali
CONVEZIONE
Si ha quando un fluido (acqua ariahellip) entra in contatto con un corpo la cui T egrave maggiore di quella del fluido stesso Le particelle di fluido allrsquointerfaccia scambiano calore con il corpo attraverso il trasferimento di Ecinetica e si ha
Convezione libera
il moto del fluido inizialmente in quiete dipende solo da differenze di densitagrave causate da grad di T
Convezione forzataLe differenze di densitagrave dovute a grad di T nel
fluido hanno un effetto trascurabile sul moto In questo
casoil moto egrave dovuto a cause esterne (ventilatori
pompe)
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Meccanismi di conduzione del calore
meccanismi principali
conduzione
convezione
irraggiamento
Conduzione
Se in un corpo esiste un gradiente di T si ha flusso di energia termica dalle zone ad alta T (alta Ecinetica) a quelle a bassa T (bassa Ecinetica)
La densitagrave di flusso di energia termica saragrave (Equaz di Fourier)
Conduzione
Proprietagrave di trasporto del calore di alcuni materiali a T = 300 K e condizioni normali
CONVEZIONE
Si ha quando un fluido (acqua ariahellip) entra in contatto con un corpo la cui T egrave maggiore di quella del fluido stesso Le particelle di fluido allrsquointerfaccia scambiano calore con il corpo attraverso il trasferimento di Ecinetica e si ha
Convezione libera
il moto del fluido inizialmente in quiete dipende solo da differenze di densitagrave causate da grad di T
Convezione forzataLe differenze di densitagrave dovute a grad di T nel
fluido hanno un effetto trascurabile sul moto In questo
casoil moto egrave dovuto a cause esterne (ventilatori
pompe)
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Conduzione
Se in un corpo esiste un gradiente di T si ha flusso di energia termica dalle zone ad alta T (alta Ecinetica) a quelle a bassa T (bassa Ecinetica)
La densitagrave di flusso di energia termica saragrave (Equaz di Fourier)
Conduzione
Proprietagrave di trasporto del calore di alcuni materiali a T = 300 K e condizioni normali
CONVEZIONE
Si ha quando un fluido (acqua ariahellip) entra in contatto con un corpo la cui T egrave maggiore di quella del fluido stesso Le particelle di fluido allrsquointerfaccia scambiano calore con il corpo attraverso il trasferimento di Ecinetica e si ha
Convezione libera
il moto del fluido inizialmente in quiete dipende solo da differenze di densitagrave causate da grad di T
Convezione forzataLe differenze di densitagrave dovute a grad di T nel
fluido hanno un effetto trascurabile sul moto In questo
casoil moto egrave dovuto a cause esterne (ventilatori
pompe)
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Conduzione
Proprietagrave di trasporto del calore di alcuni materiali a T = 300 K e condizioni normali
CONVEZIONE
Si ha quando un fluido (acqua ariahellip) entra in contatto con un corpo la cui T egrave maggiore di quella del fluido stesso Le particelle di fluido allrsquointerfaccia scambiano calore con il corpo attraverso il trasferimento di Ecinetica e si ha
Convezione libera
il moto del fluido inizialmente in quiete dipende solo da differenze di densitagrave causate da grad di T
Convezione forzataLe differenze di densitagrave dovute a grad di T nel
fluido hanno un effetto trascurabile sul moto In questo
casoil moto egrave dovuto a cause esterne (ventilatori
pompe)
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Proprietagrave di trasporto del calore di alcuni materiali a T = 300 K e condizioni normali
CONVEZIONE
Si ha quando un fluido (acqua ariahellip) entra in contatto con un corpo la cui T egrave maggiore di quella del fluido stesso Le particelle di fluido allrsquointerfaccia scambiano calore con il corpo attraverso il trasferimento di Ecinetica e si ha
Convezione libera
il moto del fluido inizialmente in quiete dipende solo da differenze di densitagrave causate da grad di T
Convezione forzataLe differenze di densitagrave dovute a grad di T nel
fluido hanno un effetto trascurabile sul moto In questo
casoil moto egrave dovuto a cause esterne (ventilatori
pompe)
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
CONVEZIONE
Si ha quando un fluido (acqua ariahellip) entra in contatto con un corpo la cui T egrave maggiore di quella del fluido stesso Le particelle di fluido allrsquointerfaccia scambiano calore con il corpo attraverso il trasferimento di Ecinetica e si ha
Convezione libera
il moto del fluido inizialmente in quiete dipende solo da differenze di densitagrave causate da grad di T
Convezione forzataLe differenze di densitagrave dovute a grad di T nel
fluido hanno un effetto trascurabile sul moto In questo
casoil moto egrave dovuto a cause esterne (ventilatori
pompe)
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Convezione libera
il moto del fluido inizialmente in quiete dipende solo da differenze di densitagrave causate da grad di T
Convezione forzataLe differenze di densitagrave dovute a grad di T nel
fluido hanno un effetto trascurabile sul moto In questo
casoil moto egrave dovuto a cause esterne (ventilatori
pompe)
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Convezione forzataLe differenze di densitagrave dovute a grad di T nel
fluido hanno un effetto trascurabile sul moto In questo
casoil moto egrave dovuto a cause esterne (ventilatori
pompe)
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Convezione
La convezione libera permette di trasmettere molto piugrave calore di quella forzata
Fase h (ConvLibera) h (ConvForzata)Gas 2-25 25-250Liquidi 50-1000 50-20000
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Irraggiamento
Un corpo ad una certa temperatura T
puograve emettere energia per irraggiamento
e scambiare calore senza dover essere
a contatto con un altro corpo anche in
presenza di vuoto
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Irraggiamento
Scambio di calore tra il corpo a TS e lrsquoambiente a T -Corpo nero
-Corpo non nero A-Corpo non nero B
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Esempio di conducibilitagrave del calore
A B
d
A spessore d due pareti a T1 e T2 T1 lt T2
B due spessori adiacenti T1 lt T2 lt T3
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Caso A
T(x) egrave una linea retta tra (x1 T1) e (x2 T2) e
Resistenza di calore (W-1 K)(Analogia con legge di Ohm)
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Caso B
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Resistenza calorica convezione
Il flusso di calore da una superficie con temperatura TS ad un fluido con T
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
R per una parete composta da 2 strati paralleli
Dove h1 e h2 riassumono le perdite o i
guadagni dovuti a convezione o irraggiamento sui due lati
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Resistenza calorica irraggiamento
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
EQUAZIONE DI DIFFUSIONE DEL CALORE
Aumento del contenuto di calore
Flusso netto entrante perconduzione
qrsquorsquo = k gradT
Produzioneinterna di
calore
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Diffusione del calore
Dallrsquoeq del calore si puograve dedurre come fluttuazioni (annuali o giornaliere) di T penetrino una parete di estensione ldquoinfinitardquo
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Temperatura di equilibrio al contatto
T1 T2gt
t=0
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
LA TERMODINAMICA permette di determinare la quantitagrave di calore scambiato MA NON LA DURATA DEL FENOMENO
Esempio
Thermos con caffegrave inizialmente a 90degC
in quanto tempo la temperatura raggiunge 80degC
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Scambio di calore nelle alette
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Confort termico
Il comfort termico di un essere umano egrave risaputo non dipendere esclusivamente dalla temperatura dellrsquoaria ma anche da altri cinque parametri che sono
1048707la temperatura media radiante
1048707la velocitagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoumiditagrave relativa dellrsquoaria
1048707lrsquoattivitagrave fisica svolta allrsquointerno del locale
1048707la resistenza termica dei vestiti indossati
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Confort termico
Il corpo umano ha una temperatura interna approssimativamente costante di 37degC e non egrave influenzata da seppur grandi variazioni della temperatura ambientale
La temperatura interna del corpo puograve essere mantenuta costante solo se esiste un equilibrio tra il calore generato internamente e quello assorbito dallrsquoambiente circostante Nei mammiferi a sangue caldo lrsquoequilibrio termico egrave mantenuto essenzialmente da un organo chiamato IPOTALAMO che egrave fisicamente comparabile ad un termostato
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Metabolismo umano
La produzione di calore interna del corpo umano egrave costante ed egrave dovuta al metabolismo che converte in calore lrsquoenergia chimica Questa produzione - chiamato metabolismo basale - egrave dellrsquoordine di 1 Wkg di peso corporeo per soggetti a riposo in determinate condizioni (a digiuno da 8 ore e sdraiati a riposo in un ambiente con temperatura neutra)
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Metabolismo umano
Gli ambienti freddi inducono per azione cerebrale a delle contrazioni muscolari che iniziano il processo metabolico e aumentano la produzione di calore Nei medesimi ambienti freddi le tensioni muscolari generano tremori in grado di aumentare fino a tre volte la produzione di calore del metabolismo basale La piugrave grande produzione di calore si ha tuttavia con il lavoro muscolare che puograve aumentare fino a 10 volte la produzione di calore del metabolismo di base
Il trasporto di calore dallrsquointerno fino alla superficie cutanea egrave effettuato attraverso i tessuti e la circolazione sanguigna
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Equilibrio termico
S M W R C K minusE minusRES
dove S = immagazzinamento di calore(Wm2)
M = metabolismo
W = lavoro esterno
R = scambio termico per radiazione
C = scambio termico per convezione
K = scambio termico per conduzione
E = flusso termico per evaporazione cutanea (Wm2)
RES= scambio termico per respirazione
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
Esempi di conduzione dei vestiti
irraggiamento
Convezione
Scala del confort termico
Gli indici PMV e PPD
Calcolo del PVM
Energia del metabolismo
Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
Perdita per evaporazione
Perdita per traspirazione
Peridta per respirazione
Conduzione attraverso i vestiti
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Il lavoro esterno puograve essere positivo o negativo Se una persona pedala su una bicicletta da camera molto frenatadeve usare molta energia per mantenere costante la velocitagrave e questa energia egrave divisa in due parti
1048707 la prima parte egrave la quantitagrave necessaria a vincere la resistenza del freno e noi la indicheremo con W Questa potenza in questo caso egrave positiva
1048707 la seconda parte egrave invece rappresentata dalla produzione interna di calore del corpo necessaria allo stesso per generare un lavoro esterno uguale a W
Questrsquoultima egrave utilizzata per pompare piugrave sangue in circolo ed aumentare la respirazione
Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
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Lrsquouomo egrave tuttavia una macchina poco efficiente con un rendimento minore del 20 Se per esempio si aumenta il freno della bicicletta per avere un corrispondente aumento di 10 Wm2 di W il metabolismo aumenteragrave di 50 Wm2
La differenza di 40 Wm2 deve normalmente essere dissipata con un aumento della temperatura interna del corpo
Se si scende a piedi una collina e ci si trova in condizioni di dover frenare per non acquistare velocitagrave eccessiva parte dellrsquoenergia potenziale verragrave trasformata in calore nei muscoli Il lavoro esterno in questo caso egrave negativo
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