Problema di fisica tecnica: notte serena a che temperatura ambiente può già ghiacciare una pozzanghera??

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Problema di fisica tecnica: notte serena a che temperatura ambiente può già ghiacciare una pozzanghera??

Messaggio di Otaku » 09/12/2017, 11:49

Bolla&paciuli ha scritto:
Giovanni61 ha scritto: 8° C sono ancora ben distanti dal cambio di stato dell'acqua.
La pozzanghera va a 0 a causa dell'irraggiamento dalla volta celeste serena. Ma non ricordo come fare il calcolo.
Si può irraggiare del calore; irraggiare il freddo non l'ho mai sentito. Anche perchè il calore viaggia sotto forma di radiazione infrarossa, il freddo proprio non so.

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Problema di fisica tecnica: notte serena a che temperatura ambiente può già ghiacciare una pozzanghera??

Messaggio di Letizia » 09/12/2017, 11:54

Otaku ha scritto:
Bolla&paciuli ha scritto:
Giovanni61 ha scritto: 8° C sono ancora ben distanti dal cambio di stato dell'acqua.
La pozzanghera va a 0 a causa dell'irraggiamento dalla volta celeste serena. Ma non ricordo come fare il calcolo.
Si può irraggiare del calore; irraggiare il freddo non l'ho mai sentito. Anche perchè il calore viaggia sotto forma di radiazione infrarossa, il freddo proprio non so.
Ma infatti secondo me l'irraggiamento della volta celeste non c'entra ma i fattori sono invece il fatto che sia notte (mancanza di irraggiamento solare) e che il cielo è sereno (mancanza di nubi che ri-irradino l'irraggiamento terrestre e che causino una cappa di umidità).

Dubito che il freddo si possa irraggiare, visto che è solo un termine con il quale indichiamo la mancanza (allo 0 assoluto) o la minor presenza di calore.
roby70 ha scritto:
08/12/2017, 19:22
quindi la superficie tenderà ad arrivare a temperature minori rispetto a quelle che misuriamo all'esterno
Si può aggiungere inoltre che l'aria più fredda, a causa della densità maggiore, tende a stare lì e a non disperdersi; anzi, in questo caso è molto meglio che non ci sia vento che rimescoli il tutto.

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Problema di fisica tecnica: notte serena a che temperatura ambiente può già ghiacciare una pozzanghera??

Messaggio di trotasalmonata » 09/12/2017, 12:24

L'irraggiamento va dal corpo più caldo a quello più freddo. Nel nostro caso è la pozza che cerca di scaldare il cielo. Ma anche il cielo cerca di scaldare la pozza, solo che l'irraggiamento maggiore va dalla pozza al cielo, per cui matematicamente facciamo la differenza. È solo questione di calcoli.
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Otaku (09/12/2017, 12:32)
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Problema di fisica tecnica: notte serena a che temperatura ambiente può già ghiacciare una pozzanghera??

Messaggio di Gery » 09/12/2017, 12:42

Capisco la pozzanghera ghiacciata, ma ragazzi vi state inerpicando su terreni scivolosi =))

Semplicemente l'aria calda sta in alto e l'aria fredda sta in basso, tramite moti convettivi del strato superficiale.

Per cui se hai misurato una temperatura di 8 C° a livello del suolo è molto probabile che i gradi sono 4 C°, e per i moti convettivi sopra citati, a 4 C° la densità dell'acqua è tale che inizia a ghiacciare abbassando ulteriormente la temperatura (cede calore) e raggiungendo i 0 C°.

Bisogna inoltre tenere presente che in caso di una bassa pressione atmosferica il ghiaccio si forma a temperature superiori a 0 C°

Per chi non è convinto o per chi vuole approfondire vi rimando allo schema di differenziazione dello stato solido dell'acqua, in cui a seconda della pressione atmosferica e della temperatura si distinguono 17 tipi di ghiaccio diversi:
512px-Phase_diagram_of_water.svg.png
https://it.wikipedia.org/wiki/Ghiaccio
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Messaggio di Letizia » 09/12/2017, 13:37

Gery ha scritto: Semplicemente l'aria calda sta in alto e l'aria fredda sta in basso, tramite moti convettivi del strato superficiale.
Su questo non mi trovi d'accordo. In casi "normali", nella bassa troposfera l'aria calda sta in basso perché, al contrario di quello che si pensa, il suo riscaldamento non è causato dal Sole, ma dall'irraggiamento terrestre; tanto è vero che esiste un gradiente e che (sempre parlando di casi tipici) la temperatura dell'aria diminuisce di 0,6^C ogni 100 m di quota (in montagna fa più freddo).
Quello riportato da Bolla è invece un caso atipico, ossia un caso di inversione termica, che si verifica appunto in condizioni particolari dove entrano in gioco molti altri fattori.
In questo caso sì che si forma uno strato di aria fredda che sta in basso, ma questo è proprio dovuto alla differenza di calore specifico del suolo e dell'aria e all'assenza di sole, nubi e vento.

L'acqua a 4^C (3,98, per essere precisi) e a 1 atm circa (come sulla superficie terrestre) ha solo la sua massima densità, ma questo non implica che ghiacci.
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Messaggio di Gery » 09/12/2017, 13:52

Letizia ha scritto: Su questo non mi trovi d'accordo. In casi "normali", nella bassa troposfera l'aria calda sta in basso perché, al contrario di quello che si pensa, il suo riscaldamento non è causato dal Sole, ma dall'irraggiamento terrestre; tanto è vero che esiste un gradiente e che (sempre parlando di casi tipici) la temperatura dell'aria diminuisce di 0,6^C ogni 100 m di quota (in montagna fa più freddo).
Quello che tu consideri parlando della troposfera è corretto, ma quello a cui mi riferisco io è la colonna d'aria di circa 10 metri dal suolo e di quello che accade in questa colonna.

Per chi fa rally sul misto ad esempio, spesso si trova a combattere con la variazione di temperatura in funzione del substrato (asfalto, terra, sabbia) a prescindere della temperatura atmosferica, proprio perché substrati diversi agiscono in maniera diversa sui moti convettivi.
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Messaggio di Letizia » 09/12/2017, 14:19

Gery ha scritto: Bisogna inoltre tenere presente che in caso di una bassa pressione atmosferica il ghiaccio si forma a temperature superiori a 0 C°
Un caso come quello descritto da Bolla si verifica in condizioni di alta pressione, non bassa.
Gery ha scritto: Per chi fa rally sul misto ad esempio, spesso si trova a combattere con la variazione di temperatura in funzione del substrato (asfalto, terra, sabbia) a prescindere della temperatura atmosferica, proprio perché substrati diversi agiscono in maniera diversa sui moti convettivi.
La tua affermazione è corretta: c'è una variazione di temperatura in funzione del substrato perché cambia la capacità termica, e per questo motivo i vari substrati agiscono in maniera diversa sui moti convettivi; tuttavia questo è ininfluente sulla situazione, dove il substrato è la pozzanghera e non ci sono moti convettivi nel primo strato (altrimenti la pellicola d'aria fredda non resterebbe lì); in questo caso l'acqua può ghiacciare proprio per l'assenza (o minima presenza) di vento, che quindi non innesca i moti convettivi che asporterebbero appunto questo strato più freddo.
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Messaggio di trotasalmonata » 09/12/2017, 14:36

Io non considerei quel grafico in questo caso specifico.

Comunque l'esempio di bolla è solo un esercizio teorico di fisica tecnica.. :-??
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Messaggio di Letizia » 09/12/2017, 14:52

trotasalmonata ha scritto: Comunque l'esempio di bolla è solo un esercizio teorico di fisica tecnica..
Lui l'avrà fatto come esercizio teorico, ma è una cosa che si verifica realmente e alla quale forse gli studenti, fino a quel momento, non ci avevano fatto caso (altrimenti non sarebbero rimasti così sorpresi ;) ); in meteorologia si chiamano gelate per irraggiamento e sono appunto casi di inversione termica al suolo dovuti a particolari condizioni atmosferiche (notte invernale, cielo sereno, alta pressione, assenza di vento, ...).
Questi utenti hanno ringraziato Letizia per il messaggio:
BollaPaciuli (09/12/2017, 16:02)
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Messaggio di trotasalmonata » 09/12/2017, 14:58

Intendevo che essendo un esercizio teorico il fenomeno di raffreddamento considerato è uno solo.
Basterebbe solo sapere qual'era l'argomento dell'esame!!!
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