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Termodinamica e conduttività

Inviato: 9 apr 2012, 22:24
da imagine
Mi sono trovato di fronte a questo problema:
In un piccolo laghetto si è formato uno strato di ghiaccio. La temperatura dell'aria, subito sopra il ghiaccio, è di -5,4 gradi Celsius, la zona di transizione acqua-ghiaccio è a 0 gradi Celsius e l'acqua in fondo al laghetto è a 4 gradi Celsius. Sapendo che la profondità totale (misurata dalla superficie del ghiaccio) è di 1,4 m, calcola lo spessore dello strato di ghiaccio.
La conduttività termica del ghiaccio è 1,6 W/(m*K), e la conduttività termica dell'acqua è 0,60 W/(m*K).

Non riesco proprio a capire come si debba impostare il problema. Tutto il sistema non è in equilibrio termico, e quindi c'è scambio di calore tra aria-ghiaccio-acqua. Dato che mi dà i valori della conduttività termica, suppongo che si debba usare l'equazione della trasmissione di calore per conduzione. Ma come, se non conosco la quantità di calore trasmessa?

Re: Termodinamica e conduttività

Inviato: 10 apr 2012, 19:12
da modesto
Forse ci sono due strati di acqua, uno a 4°C ed uno a 0°C ? E' importante conoscere la Q trasmessa?

Re: Termodinamica e conduttività

Inviato: 10 apr 2012, 22:10
da imagine
Ma la Q trasmessa in quale tempo? Non dà due momenti (uno iniziale e uno finale).

Re: Termodinamica e conduttività

Inviato: 11 apr 2012, 10:52
da modesto
La formula cui ti riferivi (conduzione) è relativa alla potenza termica trasmessa cioè la quantità di calore ogni secondo, come appare dalla stessa conducibilità espressa anche con il watt.
Devi impostare un'equazione nella tua incognita. Pensa al seguente schema, dal basso: acqua sul fondo a 4°C / acqua / acqua a 0°C / ghiaccio / aria a -5,4°C. Non vorrei essere stato troppo esplicito...

Re: Termodinamica e conduttività

Inviato: 11 apr 2012, 15:00
da imagine
Mi spiace ma continuo a non capire

Re: Termodinamica e conduttività

Inviato: 12 apr 2012, 10:13
da modesto
Secondo me ci sono due trasmissioni, una nell'acqua (c.0,60) fra il fondo a 4°C e il top dell'acqua a 0°C con spessore (1,4-x) ed una nel ghiaccio (c.1,6) fra 0°C e -5,4°C con spessore x. Uguagliando le due potenze termiche com'è ovvio e dato che la sezione A di trasmissione può considerarsi la stessa, si ottiene un'equazione nell'unica incognita x...

Re: Termodinamica e conduttività

Inviato: 16 apr 2012, 21:58
da imagine
sì, sì. capito. grazie mille