Che cosa sono i materiali tipici della massa termica?
doc-14761
La massa termica è qualsiasi materiale che può essere utilizzato per immagazzinare il calore dal Sole nel caso di energia solare. I materiali comuni di massa termica includono pietra, cemento e acqua. Storicamente sono stati utilizzati in climi aridi o in regioni temperate calde per mantenere gli edifici freschi assorbendo l' energia solare durante il giorno e irradiando calore immagazzinato nell' atmosfera più fredda di notte. Tuttavia, possono essere utilizzati anche in zone fredde e temperate per mantenere il calore. Le dimensioni e il posizionamento della massa termica dipendono da diversi fattori come il clima, l' illuminazione diurna e le condizioni di ombreggiamento. Se correttamente incorporata, la massa termica mantiene le temperature degli spazi in un range confortevole e riduce la necessità di apparecchiature ausiliarie di riscaldamento e raffreddamento.
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doc-14782
I sistemi termici di massa possono immagazzinare l' energia solare sotto forma di calore a temperature domestiche utili per durazioni giornaliere o interstagionali. I sistemi di accumulo termico generalmente utilizzano materiali facilmente reperibili con elevate capacità termiche specifiche come acqua, terra e pietra. Sistemi ben progettati possono ridurre la domanda di picco, spostare il tempo di utilizzo al di fuori delle ore di punta e ridurre il fabbisogno complessivo di riscaldamento e raffreddamento.
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doc-14762
Un camino solare (o camino termico, in questo contesto) è un sistema passivo di ventilazione solare composto da un pozzo verticale che collega l' interno e l' esterno di un edificio. Mentre il camino si riscalda, l' aria all' interno viene riscaldata provocando un rinnovamento che tira aria attraverso l' edificio. Le prestazioni possono essere migliorate utilizzando vetrate e materiali di massa termica in modo da imitare le serre.
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doc-7970
Il calore è l' energia in transito che scorre a causa della differenza di temperatura. A differenza del calore trasmesso da conduzione termica o convezione termica, la radiazione termica può propagarsi attraverso il vuoto. La radiazione termica è caratterizzata da un particolare spettro di molte lunghezze d' onda che è associato all' emissione da un oggetto, dovuta alla vibrazione delle sue molecole ad una data temperatura. Le radiazioni termiche possono essere emesse da oggetti a qualsiasi lunghezza d' onda, e a temperature molto elevate tali radiazioni sono associate a spettri ben al di sopra dell' infrarosso, che si estendono in regioni visibili, ultraviolette e persino a raggi X (cioè la corona solare). Così, l' associazione popolare della radiazione infrarossa con la radiazione termica è solo una coincidenza basata sulle temperature tipiche (rispetto a quelle basse) che spesso si trovano vicino alla superficie del pianeta Terra.
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doc-14783
I materiali per il cambiamento di fase come la cera di paraffina e il sale Glauber sono un altro mezzo di accumulo termico. Questi materiali sono poco costosi, facilmente disponibili e possono fornire temperature domestiche utili (circa 64 °C o 147 °F). La "Dover House" (a Dover, Massachusetts) fu il primo impianto di riscaldamento al sale di Glauber, nel 1948. L' energia solare può anche essere immagazzinata a temperature elevate utilizzando sali fusi. I sali sono un mezzo di accumulo efficace perché sono a basso costo, hanno un' elevata capacità termica specifica e sono in grado di fornire calore a temperature compatibili con i sistemi di alimentazione convenzionali. Il Solar Two ha utilizzato questo metodo di accumulo dell' energia, permettendogli di immagazzinare 1,44 terajoule (400.000 kWh) nel suo serbatoio da 68 metri cubi con un' efficienza di stoccaggio annuale di circa il 99%.
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doc-12309
Negli ultimi anni del diciannovesimo secolo, Planck stava indagando sul problema delle radiazioni del corpo nero prima posto da Kirchhoff circa quarant' anni prima. E' risaputo che gli oggetti caldi si illuminano, e che gli oggetti più caldi si illuminano più di quelli più freddi. Il campo elettromagnetico obbedisce a leggi di movimento simili a una massa su una molla e può raggiungere l' equilibrio termico con atomi caldi. L' oggetto caldo in equilibrio con la luce assorbe la stessa quantità di luce che emette. Se l' oggetto è nero, cioè assorbe tutta la luce che lo colpisce, l' emissione di luce termica viene massimizzata.
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doc-9767
La materia non va confusa con la massa, perché i due aspetti non sono esattamente gli stessi nella fisica moderna. Per esempio, la massa è una quantità conservata, il che significa che il suo valore non cambia nel tempo, all' interno di sistemi chiusi. Tuttavia, la materia non è conservata in tali sistemi, anche se ciò non è ovvio nelle normali condizioni della Terra, dove la materia è conservata approssimativamente. Tuttavia, una relatività speciale mostra che la materia può scomparire per conversione in energia, anche all' interno di sistemi chiusi, e può anche essere creata dall' energia, all' interno di tali sistemi. Tuttavia, poiché la massa (come l' energia) non può essere né creata né distrutta, la quantità di massa e la quantità di energia rimangono invariate durante una trasformazione della materia (che rappresenta una certa quantità di energia) in energia non materiale (cioè non materiale). Ciò vale anche per la trasformazione inversa dell' energia in materia.
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doc-7670
Uno dei primi effetti quantistici da notare esplicitamente (ma non compresi all' epoca) fu un' osservazione di Maxwell che coinvolgeva l' idrogeno, mezzo secolo prima che arrivasse la teoria meccanica quantistica completa. Maxwell ha osservato che la capacità termica specifica di H2 si discosta inevitabilmente da quella di un gas diatomico sotto la temperatura ambiente e comincia ad assomigliare sempre più a quella di un gas monatomico a temperature criogeniche. Secondo la teoria quantistica, questo comportamento deriva dalla spaziatura dei livelli di energia rotazionale (quantizzata), che sono particolarmente ampi in H2 a causa della sua bassa massa. Questi livelli ampiamente distanziati inibiscono l' uguale ripartizione dell' energia termica in movimento rotazionale nell' idrogeno a basse temperature. I gas diatomici composti da atomi più pesanti non hanno livelli così largamente distanziati e non presentano lo stesso effetto.
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doc-5288
Per esempio, si consideri l' annientamento elettrone-positrone, in cui la massa residua delle singole particelle viene distrutta, ma l' equivalente inerzia del sistema delle due particelle (la sua massa invariante) rimane (poiché tutta l' energia è associata alla massa), e questa inerzia e la massa invariante viene trasportata da fotoni che individualmente sono massless, ma come un sistema mantengono la loro massa. Si tratta di un processo reversibile - il processo inverso si chiama creazione di coppia - in cui la massa residua delle particelle è creata dall' energia di due (o più) fotoni che annientano. In questo sistema la materia (elettroni e positroni) viene distrutta e trasformata in energia non materiale (i fotoni). Tuttavia, la massa totale del sistema e l' energia non cambiano durante questa interazione.
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doc-14755
Le tecniche solari attive utilizzano fotovoltaico, energia solare concentrata, collettori solari termici, pompe e ventilatori per convertire la luce solare in output utili. Le tecniche solari passive includono la selezione di materiali con proprietà termiche favorevoli, la progettazione di spazi che circolano naturalmente nell' aria e il riferimento alla posizione di un edificio rispetto al Sole. Le tecnologie solari attive aumentano l' offerta di energia e sono considerate tecnologie lato offerta, mentre le tecnologie solari passive riducono la necessità di risorse alternative e sono generalmente considerate tecnologie lato domanda.
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doc-6474
Il termine si riferisce principalmente ad una miscela di litio e alluminosilicati che produce una serie di materiali con interessanti proprietà termomeccaniche. I più importanti, dal punto di vista commerciale, si distinguono per la loro impermeabilità agli shock termici. Così, la vetroceramica è diventata estremamente utile per la cottura da banco. Il coefficiente di dilatazione termica negativo (CTE) della fase ceramica cristallina può essere bilanciato con il CTE positivo della fase vetrosa. Ad un certo punto (~70% cristallino) la vetroceramica ha un CTE netto vicino allo zero. Questo tipo di vetroceramica presenta eccellenti proprietà meccaniche e può sostenere ripetute e rapide variazioni di temperatura fino a 1000 °C.
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