Svarioni (e altro) nei libri di testo scientifici !

[Fea]

Nuove fregnacce di Natale in arrivo !!!!!



"Si distinguono tre diversi meccanismi di trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento" ?

No, la convezione non è una modalità di trasmissione del calore, i processi di scambio termico sono dovuti esclusivamente ad una differenza di temperatura (quindi solo la conduzione e l'irraggiamento sono compatibili con la presenza di un gradiente di temperatura), nel caso della convezione (cioè nei "moti convettivi" interni del fluido) si ha semplice "scambio" di massa fluida calda (che "sale" per effetto della minore massa volumica) con massa fluida meno calda (che "scende" per effetto della gravità e della maggiore massa volumica) senza "spostamento" di calore.
Ricordiamo che, essendo il calore "energia in transito" (individuabile solo nel momento in cui esso attraversa il contorno del sistema), non si può parlare di "contenuto di calore" in un corpo ?

P.S. Aggiungo anche che il calore non è una "forma di energia", è energia cinetica scambiata a livello di agitazione termica degli atomi e delle molecole che costituiscono un corpo ?

Io a volte mi chiedo se tu sia un essere umano o un computer incapace di capire il significato delle parole.

Un moto convettivo comporta una distribuzione di temperatura e una turbolenza interna al fluido che sono suoi propri.
Se quello stesso fluido trasmettesse calore soltanto per pura conduzione, o se fosse messo in moto da una pompa anziché da gradienti termici, sia la distribuzione di temperatura che la data vorticità sarebbero differenti.
Quindi, la convezione è un fenomeno a sé stante che comporta scambio di calore E circolazione di massa fluida.


Questa poi è una vera perla: "il calore non è una forma di energia, è energia cinetica". Ma vieni qui a trollare i ragazzi delle superiori o primi anni di università per il gusto di confondergli le idee? Chiedo eh.

 

[Utente 16812]

Domanda... ma il termosifone che ti scalda la casa (sia gli oggetti contentuti che l'aria stessa), non agisce per convezione?
Conduzione sarebbe se io mi scaldo appoggiandomi direttamente al termosifone, irraggiamento se non sbaglio sono i raggi che mi riscaldano e che arriverebbero anche in mancanza d'aria. Ma se il fluido che trasmette il caldo dal termosifone a me è l'aria stessa, in quel caso non si parla di riscaldamento per convezione?

Salve,
le parole in fisica assumono un significato ben preciso al quale dobbiamo attenerci scrupolosamente se vogliamo fornire un'interpretazione corretta dei fenomeni naturali: ad esempio, non si può parlare di calore "immagazzinato" in un corpo ma soltanto di calore "ricevuto" o "fornito" e così via.
La convezione intesa come modalità di propagazione del calore è una di quelle misconcezioni (ce ne sono altre, ad es. la forza elettro-motrice che non è una forza ma un lavoro svolto su una carica elettrica) che ci portiamo dietro dai tempi della "teoria del calorico" di Lavoisier, ora obsoleta, secondo cui all'aumento della temperatura di un corpo corrisponde un aumento della quantità di "calorico" che ne provoca l'espansione.
Fermi restando quei 3-4 concetti fondamentali precedentemente illustrati, per convezione si intende lo scambio di posizione tra massa fluida calda e massa fluida fredda per effetto della diversa massa volumica.
Il calore, come detto. è energia cinetica scambiata a livello dei costituenti microscopici della materia.
La convezione è in grado di "agevolare" gli scambi termici tra un corpo caldo e uno freddo (separati da un fluido) ma non è rappresentativa di un trasferimento di energia sotto forma di calore (in effetti è un semplice trasporto di materia), non si tratta di movimenti di particelle microscopiche o di energie potenziali molecolari o di assorbimento/emissione di fotoni e nemmeno di lavoro a livello macroscopico.

In pratica si studiano quei fenomeni "combinati" (di conduzione e trasporto di massa) che si verificano a ridosso dell'interfaccia di separazione tra una parete calda e il fluido in moto, attraverso quel piccolissimo spessore (col pallino rosso) denominato "strato limite" (in regime di moto laminare), entro cui il fluido "risente" della presenza della parete calda.
All'interno dello strato limite si ha sia un gradiente di temperatura che un gradiente di velocità ed essendo il moto laminare, gli scambi termici avvengono per conduzione.
Ad una certa distanza dallo strato limite, dove si innesca il moto a regime turbolento (il cosiddetto "moto browniano"), come vedi dalla figura, la temperatura è praticamente costante per cui non si verificano scambi termici.
Nella zona di transizione si generano moti di tipo misto.

P.S. Nel caso dei termosifoni/termoconvettori si parla di riscaldamento per convezione, nel caso dei radiatori si parla di riscaldamento per irraggiamento. Spostamenti di massa in un fluido a differenti temperature danno luogo a venti, correnti marine e altri fenomeni naturali. L'importante è non confondere spostamenti di calore con spostamenti di materia: non è il calore che "sale" dal pavimento riscaldato al soffitto, è l'aria calda che sale perché è meno densa

 

[leoben]

P.S. Nel caso dei termosifoni/termoconvettori si parla di riscaldamento per convezione, nel caso dei radiatori si parla di riscaldamento per irraggiamento.

E quindi perchè definire uno svarione quel che è scritto in quel testo? Non si tratta di trasferimento di calore fra un oggetto (termosifone) e gli oggetti circostanti?

 

[Utente 16812]

Questo è un problema di definizione. Il baricentro è un concetto astronomico e rappresenta il centro di massa di due o più corpi che orbitano attorno. Il fisica, per un corpo solo si parla di centro di gravità (o centro di massa), ma che a volte viene anche informalmente chiamato baricentro (il contesto chiarisce l’ambiguità)

C’è una bella differenza tra centroide e centro di gravità. Il centroide è un concetto geometrico e si può applicare anche a forme senza massa, solo se il corpo ha densità di massa omogenea i due punti coincidono. Quindi è vero: il centro di gravità è il punto di applicazione della forza peso, per definizione.
Il testo quindi è corretto, avrebbero solo dovuto chiarire il concetto di “baricentro in fisica” come ho spiegato nel primo paragrafo.

A breve pubblicherò la mia risposta all'intervento di @Andretti60
Sei completamente fuori strada, hai sollevato solo un gran polverone e nient'altro, facendo confusione tra "baricentro fisico" (l'affermazione scorretta del testo fa riferimento a quello) e "baricentro geometrico" (di cui hai parlato tu), c'è una bella differenza tra i due concetti.
Vedremo in che modo si deve definire il baricentro (o "centro di gravità", il cdm è un'altra cosa, cdm e cdg non sono sinonimi), certamente non nel modo balordo con cui è stato proposto.
A dopo ?

 

[Andretti60]

Appunto, è quello che ho detto io, è una questione di definizione, e ho cercato (nella limitazione di un messaggio) di spiegare la differenza. Che quello che hai pubblicato sia sbagliato è palese, in più di un punto. Sono loro ad essere fuoristrada, non certo io.

 

[Utente 16812]

"Il numero dei gradi di libertà di una molecola è il numero delle coordinate necessarie per descrivere il suo movimento" ?



No, non il suo moto ma la sua posizione, per descriverne il moto è necessario utilizzare anche la coordinata temporale.
In base al teorema dell'equiripartizione dell'energia di Maxwell, ai gradi di libertà possiamo associare, per un gas, le possibili modalità indipendenti di immagazzinare energia cinetica: 3 traslazionali per tutti i tipi di molecole, 5 (3 traslazionali e 2 rotazionali) per le molecole biatomiche, 6 (3 traslazionali e 3 rotazionali) per le molecole poliatomiche.
Secondo la teoria quantistica (le energie sono quantizzate), a basse temperature è possibile solo il moto traslazionale ma a temperature più elevate si "innescano" anche moti rotazionali e persino moti oscillatori.

P.S. Lo stesso errore viene commesso nella frase successiva: "Una molecola monoatomica possiede 3 GDL poiché il suo movimento è descritto dalle 3 coordinate x, y, z."

 

[Utente 16812]

A breve un mio commento ... negativo ?

 

[Fea]

"Il numero dei gradi di libertà di una molecola è il numero delle coordinate necessarie per descrivere il suo movimento" ?



No, non il suo moto ma la sua posizione, per descriverne il moto è necessario utilizzare anche la coordinata temporale.
In base al teorema dell'equiripartizione dell'energia di Maxwell, ai gradi di libertà possiamo associare, per un gas, le possibili modalità indipendenti di immagazzinare energia cinetica: 3 traslazionali per tutti i tipi di molecole, 5 (3 traslazionali e 2 rotazionali) per le molecole biatomiche, 6 (3 traslazionali e 3 rotazionali) per le molecole poliatomiche.
Secondo la teoria quantistica (le energie sono quantizzate), a basse temperature è possibile solo il moto traslazionale ma a temperature più elevate si "innescano" anche moti rotazionali e persino moti oscillatori.

P.S. Lo stesso errore viene commesso nella frase successiva: "Una molecola monoatomica possiede 3 GDL poiché il suo movimento è descritto dalle 3 coordinate x, y, z."

"Il numero dei gradi di libertà di una molecola è il numero delle coordinate necessarie per descrivere il suo movimento"
Qui si sta usando "coordinata" con una accezione che non è appropriata al contesto della meccanica dei gas, bensì è presa dalla meccanica analitica: se avessero scritto "coordinata lagrangiana" sarebbe stato effettivamente corretto, ma la frase presa così e strappata via dal contesto originario è in effetti ambigua.

Finito l'excursus sulla definizione, date le 3 leggi temporali di traslazione la posizione di ogni molecola risulta nota in ogni istante temporale. Ergo, 3 GDL sono sufficienti per descrivere movimento e posizione del centro di massa di una molecola (sapendo le condizioni iniziali, ma quelle non sono mai state considerate un GDL)
Ovviamente come dici tu le leggi necessarie aumentano per molecole pluriatomiche, moti rotazionali e vibrazionali, ecc.

Io non ho mai sentito usare il tempo come "grado di libertà" quantomeno in un qualsivoglia ambito della meccanica classica.

L'ultima frase è confonde un po' movimento e posizione, ma per quanto riguarda il numero di GDL è assolutamente corretta.
--- i due messaggi sono stati uniti ---

Visualizza allegato 425080

A breve un mio commento ... negativo ?

Questo è chiaramente un estratto di una pubblicazione scientifica da premio Nobel, per cui possiamo accettare solo il rigore più assoluto.
Attendiamo con ansia la tua revisione, a cui farà certamente seguito la radiazione dell'autore da tutti gli albi professionali presenti e futuri, più probabilmente la condanna a ripetere tutti i cicli scolastici dalle elementari in su.

 

[Utente 16812]

In base alla posizione del fulcro rispetto alla forza motrice e alla forza resistente è possibile individuare tre diversi tipi di leve: leva di 1° genere, leva di 2° genere e leva di 3° genere.
La canna da pesca è un esempio di leva di 3° genere, in cui la forza motrice è applicata tra il fulcro e la forza resistente.
Si tratta di una leva "svantaggiosa" in quanto il "guadagno" meccanico (rapporto tra forza resistente e forza motrice) è minore di 1 (cioè G=Fr/Fm<1), vale a dire che il braccio della forza motrice è più corto di quello della forza resistente.



Ma che robaccia è ????? ?
Accettate un consiglio benevolo, cambiate mestiere ... ?



P.S. A breve un altro bello strafalcione sull'effetto Doppler (classico, non relativistico) inteso come "cambiamento apparente" della frequenza o della lunghezza d'onda percepita da un osservatore in moto rispetto alla sorgente delle onde.
Cambiamento apparente ????? ?
A dopo ?

 

[Utente 16812]

E quindi perchè definire uno svarione quel che è scritto in quel testo? Non si tratta di trasferimento di calore fra un oggetto (termosifone) e gli oggetti circostanti?

Ti dirò di più, caro @leoben,
molti autori, troppi ancora, non solo commettono il classico errore di considerare la convezione come un fenomeno riguardante lo "spostamento di calore" (ti ricordo che non si può parlare di "contenuto calorico" di un corpo) ma vanno addirittura oltre, prospettando una fantomatica "caffettiera a convezione" (la classica "moka", per intenderci), con tanto di descrizione dettagliata del principio fisico (quando c'è la parola "fisica" in mezzo, tutto è lecito) di funzionamento ?


Certo, come avere dei dubbi dopo cotanta scienza ?
A presto ?

P.S. E' inutile dire che il funzionamento su cui è basata l'estrazione del caffè in una moka tradizionale non ha assolutamente nulla da spartire con la convezione, ma proprio nulla di nulla ?

 

[Ale3Mac]

P.S. E' inutile dire che il funzionamento su cui è basata l'estrazione del caffè in una moka tradizionale non ha assolutamente nulla da spartire con la convezione, ma proprio nulla di nulla ?

Guarda che nell'immagine che hai postato (probabilmente fatta da bambini delle elementari a giudicare dalla "grafica") non dice da nessuna parte che la convezione serve al funzionamento ed estrazione del caffè nella moka

Indica giustamente che l'acqua calda viene forzata ad attraversare il filtro a causa dell'aumento di pressione all'interno della "caldaia"
Che è in effetti proprio il suo principio di funzionamento

Poi parla di "convezione" quando dice che l'acqua sul fondo si scalda in maniera uniforme ed in effetti in qualunque recipiente pieno di fluido verso il quale avviene un trasferimento di calore concentrato su poca superficie possono generarsi moti convettivi di tale fluido
Quindi anche nel dire che l'acqua "si scalda" (ovviamente da intendere come "aumenta la sua temperatura" visto che appunto non è certo un trattato scientifico ed usa quindi un rigore da linguaggio comune) in modo uniforme per moti interni convettivi non vedo alcun problema di sorta

 

[Utente 16812]

Guarda che nell'immagine che hai postato (probabilmente fatta da bambini delle elementari a giudicare dalla "grafica") non dice da nessuna parte che la convezione serve al funzionamento ed estrazione del caffè nella moka

Indica giustamente che l'acqua calda viene forzata ad attraversare il filtro a causa dell'aumento di pressione all'interno della "caldaia"
Che è in effetti proprio il suo principio di funzionamento

Poi parla di "convezione" quando dice che l'acqua sul fondo si scalda in maniera uniforme ed in effetti in qualunque recipiente pieno di fluido verso il quale avviene un trasferimento di calore concentrato su poca superficie possono generarsi moti convettivi di tale fluido
Quindi anche nel dire che l'acqua "si scalda" (ovviamente da intendere come "aumenta la sua temperatura" visto che appunto non è certo un trattato scientifico ed usa quindi un rigore da linguaggio comune) in modo uniforme per moti interni convettivi non vedo alcun problema di sorta

@Ale3Mac,
che non sia un trattato scientifico è palese ma un errore concettuale rimane pur sempre un errore concettuale (a prescindere da chi lo commette), o mi sbaglio ?
Se poi non vedi "problemi di sorta", ti suggerisco di andarti a rivedere, su un qualsiasi testo di fisica elementare, il capitolo riguardante i gas e i vapori, le fasi e i cambiamenti di fase.
L'immagine è stata ripresa da qui:

La fisica del caffè

Cosa succede all'interno di una caffettiera? L'acqua contenuta nel serbatoio si riscalda in modo uniforme grazie al fenomeno della conv...

mangiareimmaginando.blogspot.com

A parte il fatto che la convezione non avviene neanche se preghi il Signore (e ricordo sempre che lo scambio di masse fluide calde e fredde non rappresenta uno scambio termico, non si può parlare di "contenuto calorico" di un corpo), è concettualmente errato l'intero ragionamento fisico su cui si basa la spiegazione del fenomeno.
Nel pomeriggio, se ho tempo, scriverò alcuni brevi passaggi che possono contribuire ad inquadrare meglio i termini della questione.
A presto ?

P.S. E non fraintendermi, non si tratta di casi isolati, la questione è generale, molto più generale, su manuali e libri di testo (di qualsiasi livello) di fregnacce ne ho lette di tutti i colori, anche peggio di questa ?

 

[Andretti60]

Scusa @gronag ma questo non è un forum di fisica, gli utenti Lo frequentano perché vogliono aiuti in campo informatico (Window 10 non si aggiorna, tanto per fare un esempio), la maggior parte qui non ha nemmeno mai studiato fisica. Apprezziamo i tuoi sforzi, ma se vuoi veramente essere di aiuto per evidenziare svarioni vari devi anche spiegare il perché lo siano, altrimenti la gente non ti legge nemmeno e non fai altro, purtroppo, che continuare a fare credere che la fisica sia difficile, complicata, e la gente perde interesse.

Prendi la pagina della leva per esempio. Lo svarione è quello di prendere la canna da pesca come un esempio, in quanto la canna da pesca non è una leva (è un meccanismo estremamente complicato), che per definizione è una asta rigida capace di ruotare attorno a un punto. Bastava che tu avessi scritto questo.

Non vederla come critica, solo un suggerimento.

 

[Ale3Mac]

A parte il fatto che la convezione non avviene neanche se preghi il Signore (e ricordo sempre che lo scambio di masse fluide calde e fredde non rappresenta uno scambio termico, non si può parlare di "contenuto calorico" di un corpo), è concettualmente errato l'intero ragionamento fisico su cui si basa la spiegazione del fenomeno.

Forse non mi hai letto bene, io ho parlato di moti convettivi (non di scambio termico per convezione)
Non mi puoi dire che questi moti non avvengano perché è palese che una porzione di fluido che aumenta di temperatura tenderà a stratificarsi verso l'alto (almeno se si parla di acqua come in questo caso) e quindi la parte di fluido a contatto con la sorgente di calore in basso sarà sempre quella con la temperatura inferiore
Questo fino al raggiungimento della temperatura di ebollizione visto che a quel punto il passaggio di stato è una trasformazione isoterma (almeno finché restiamo su pressioni paragonabili a quella atmosferica)

Spoiler

Ed ok, non si potrà parlare di convezione come scambio termico, ma tale fenomeno è utilissimo ad esempio nel riscaldamento domestico degli ambienti dove i radiatori (o altro sistema tipo pannelli radianti) riescono a far raggiungere a tutta la stanza una temperatura pressoché costante in tutto l'ambiente grazie al "moto" dell'aria all'interno della stessa

Parlo di temperatura sapendo bene che è una cosa ben diversa dal calore e che se per quest'ultimo non possiamo parlare di "contenuto calorico" al contrario la temperatura è una proprietà ben definita di ogni particella
Quindi la convezione non sposterà "calore", ma tenderà comunque ad uniformare la temperatura di un fluido cui viene fornito calore

che non sia un trattato scientifico è palese ma un errore concettuale rimane pur sempre un errore concettuale (a prescindere da chi lo commette), o mi sbaglio ?

Mah, dipende anche dalla gravità di quest'errore e dal contesto
E qui per me più che errore dio concetto si dovrebbe parlare di errore di terminologia
Invece che "si scalda" avrebbero dovuto dire "aumenta di temperatura", ma nel parlato sono comunemente usati come sinonimi (fosse stato un trattato il discorso è diverso)

L'immagine è stata ripresa da qui:

La fisica del caffè

Cosa succede all'interno di una caffettiera? L'acqua contenuta nel serbatoio si riscalda in modo uniforme grazie al fenomeno della conv...

mangiareimmaginando.blogspot.com

A parte il fatto che la convezione non avviene neanche se preghi il Signore (e ricordo sempre che lo scambio di masse fluide calde e fredde non rappresenta uno scambio termico, non si può parlare di "contenuto calorico" di un corpo), è concettualmente errato l'intero ragionamento fisico su cui si basa la spiegazione del fenomeno.

Che io sappia la moka lavora proprio per pressione: innalzando la temperatura dell'acqua una parte si trasformerà in vapore portando quindi la caldaia ad una situazione di leggera sovrapressione rispetto quella atmosferica che permetterà all'acqua calda di passare attraverso il filtro pieno di caffè
E' chiaro che non serve arrivare ad ebollizione per il passaggio di stato e neanche per avere l'aumento di pressione necessario (ma questo errore è scritto nel testo linkato ora, non nell'immagine postata giorni fa)

 

[Fea]

Guarda che nell'immagine che hai postato (probabilmente fatta da bambini delle elementari a giudicare dalla "grafica") non dice da nessuna parte che la convezione serve al funzionamento ed estrazione del caffè nella moka

Indica giustamente che l'acqua calda viene forzata ad attraversare il filtro a causa dell'aumento di pressione all'interno della "caldaia"
Che è in effetti proprio il suo principio di funzionamento

Poi parla di "convezione" quando dice che l'acqua sul fondo si scalda in maniera uniforme ed in effetti in qualunque recipiente pieno di fluido verso il quale avviene un trasferimento di calore concentrato su poca superficie possono generarsi moti convettivi di tale fluido
Quindi anche nel dire che l'acqua "si scalda" (ovviamente da intendere come "aumenta la sua temperatura" visto che appunto non è certo un trattato scientifico ed usa quindi un rigore da linguaggio comune) in modo uniforme per moti interni convettivi non vedo alcun problema di sorta

Oddio, qui mi tocca concordare con Gronag: dire che la moka funziona per convezione è decisamente non corretto. Ci saranno ovviamente dei moti convettivi in quei 3 cm di altezza dell'acqua, ma sono non rilevanti ai fini del funzionamento.
L''estrazione della caffeina avviene grazie alla pressione esercitata dal vapore: se per assurdo tu scaldassi l'acqua dall'alto anziché dal basso, non si realizzarebbe nessun moto convettivo dentro l'acqua e tuttavia avresti comunque il tuo caffè. In teoria anche più velocemente, solo forse un po' più freddo.

@gronag : riguardo la leva e la canna da pesca, guarda che l'esempio portato non è del tutto sbagliato. O meglio, è un esempio terribile e confusionario perché tra le altre cose il fulcro (la mano sinistra) non è così fisso, mentre un esempio più semplice sarebbe stato preferibile. Inoltre disegna la canna come già inflessa, venendo meno alla definizione teorica di leva dove l'asta è infinitamente rigida.

Però il disegno indica il fulcro, i bracci e le due forze, il che costituisce una leva senza ombra di dubbio. Una leva che nel caso reale e anche nel disegno è "sporcata" da mille fattori non necessari alla comprensione del fenomeno, ma in quel disegno una leva c'è eccome.