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Il problema originale è "scaldare l'acqua" (tecnicamente aumentare la temperatura dell'acqua).

Dobbiamo usare il concetto di "capacità termica" ....

La capacità termica è la quantità di calore necessaria per aumentare di un grado kelvin la temperatura di un corpo..
L'acqua nel nostro caso...

casualmente si usa l'acqua come definizione per la caloria...
caloria che è la quantità di energia termica necessaria per innalzare di 1 °C la temperatura di 1 gr di acqua.

passiamo ora a Kg e Joule (sistema di misura SI) ...ma il concetto è lo stesso

Servono 4186Joule per aumentare 1°C un kg d'acqua (tutto un KG d'acqua) [nota x spider.....acqua ferma]

nel sistema Internazionale, il calore si misura in Joule (è energia ....come il calore 1800 circa) ...ma non si disdegna ancora la caloria (1cal=4.186Joule)

Ora .... di quanto dobbiamo (o vogliamo) alzare la temperatura dell'acqua?

e quanta acqua?

prendiamo un caso di riferimento


(prometto di essere chiaro, il + possibile)

prendiamo 1Kg d'acqua e proviamo a fargli fare un salto di 10°C

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problema 1kg d'acqua e deltaT=10°C

1) Bisogna calcolare quanta quantità di calore ci serve (se la forniamo tutta a questo Kg [anche litro... più o meno 1Kg d'acqua ~ 1 litro ] d'acqua).

Risposta
la formula è semplice
Q=c * M * (T2-T1)

Q=4.186 (cal) *1000 (gr) * 10 (°C) = 41860J


2) se avessimo una potenza di P=1KW quanto tempo impiega a dare questa energia all'acqua?
(se la sorgente sia il sole, il fornello del gas, il fornello elettrico..... (l'acqua non se ne accorge....)
[Ovviamente la l'energia va tutta per definizione all'acqua...]

la formula è ancora semplice

t=Q/P


Q energia
t tempo
P potenza

otteniamo



t = 41860J/1000W= 41,86 sec
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ricapitolando ....
per portare 1 Kg d'acqua (distante dalla condizione di cambiamento di stato) ad esempio da 10°C a 20°C con una sorgente di potenza di di 1KW impiega circa 42 secondi.....


Ora tutto presuppone uno scambio tra questa sorgente e l'acqua senza perdite........

Qui entra in gioco la famosa EFFICIENZA.....


Dai spider ti passo la palla (sempre se vuoi)

Prima di essere criticato su come misuro l'efficienza ( sai che mi riferisco al tuo ultimo intervento del Inviato il: 13/4/2008, 23:57 dove dicevi ".. e poi io sto solo criticando il metodo di misura dell'efficienza ..."
se ne vuoi proporre uno tu ... mi adeguo ed eseguo i test di misura seguendo cosa proponi tu. Sai vorrei partire da qualcosa di condiviso almeno dal punto di vista teorico.

Ovviamente se ho commesso errori nei calcoli ( puo' sempre accadere) ed inesattezze (puo' sempre accadere) sono pronto a correggere....


Se poi qualcuno commenta per dare un colpo della presenza io procedo.....

ovviamente in attesa delle critiche "costruttive" di spider e anche distruttive di qualcun altro....

dimmi se ho capito
se ho 100 litri di acqua a 20° e voglio portarli a 50° con una resistenza di 1 kw impiego
(4.1 * 100000* 30 )/1000= 12300 sec =205 minuti=3,4 ore
giusto?
ciao
grazie

Esattamente Legna.... ipotizzando perdite 0.
ciao a te.....
grazie dell'interesse mostrato.......tra un po' inseriremo il concetto di efficienza (ma aspetto gli esperti)
sun_son

Visto che non ci sono commenti procedo? (ultima chiamata per spider.... se mi abbandoni pure tu io qui rimango da solo...)

Abbiamo visto come si procede per il calcolo teorico di una quantità d'acqua dove lo scambio tra la sorgente di calore e l'acqua è totale ( e l'acqua conserva questa energia in un sistema chiuso e isolato)



Introduciamo ora il concetto di EFFICIENZA
.... di definizioni se ne possono trovare tante

in questo caso possiamo definire
l' EFFICIENZA: come il rapporto tra l'energia fornita all'acqua e l'energia immessa dalla nostra sorgente (sole, gas, fornello elettrico, legna etc...)



possiamo procedere in due modi (tra gli infiniti possibili)
1 ) che la nostra sorgente ha un efficienza di tot%
(es se SegnaSecca avesse un sistema a resistenza che ha un efficienza del 70% dovrebbe moltiplicare per 0,7 (700W ansichè 1KW) ottenendo 4h,85 [invece di 3h,4])

2) misuriamo l'energia che ha accumulato l'acqua e facciamo il rapporto con quella fornita (dalla nostra sorgente) e calcoliamo l'efficienza dal rapporto delle 2.

Semplice.

facciamo 2 esempi:

sun, non sei da solo, ti seguiamo...

Grazie wroclaw.... ho perduto quanto scritto negli esempi..... mi ha dato errore e ho perso quanto scritto.....
domani continuo...
l'importante è che sia chiaro e utile .... se avete commenti (o critiche non esitate)

Sun_son

ESEMPIO n°1)

Abbiamo 1 kg d'acqua a temperatura di 10°C e una sorgente con potenza di 1KW ed una efficienza (n) del 60%.
Per portare tutta l'acqua a 25 °C servono:

DeltaT=25°C-10°C=15 °C
n=60%=0.6

t= 4.186 (cal) *1000 (gr) * 15 (DeltaT°C )/1000 (W) /0.6 (n efficienza)=104,65 Sec = 1 minuto e 44 sec


ESEMPIO n°2)

Non conosciamo l'efficienza del nostro sistema che innalza la temperatura dell'acqua.....E quindi vogliamo misurarla


abbiamo sempre 1 kg d'acqua a temperatura iniziale di 10°C e una sorgente con potenza di 1KW ma ignoriamo la sua efficienza
(questo esempio è simile a quello che dobbiamo misurare noi in realtà.... dimenticavo l'acqua è ferma :-) )


iniziamo il test (attivando la nostra sorgente di energia) e dopo un minuto vediamo che il litro (chilo) d'acqua (tutta) ha raggiunto 20°C. Calcoliamo l'efficienza

n=Q/(P*t)

Q=4.186 (cal) *1000 (gr) * 10 (°C T2-T1) = 41860J

n= 41860/(1000 (W) * 60 (sec))=69.7%

Il nostro sistema ha un efficienza di circa il 70%.


Ora siamo in grado di misurare l'efficienza sperimentalmente.



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Torniamo al nostro pannello Solare DIY

La nostra sorgente di energia è il sole la quale fornisce una certa potenza per metro quadro. Quanta?
Dipende da molti fattori: dalla nuvolosità etc etc.... (che riguarda strettamente la sorgente... il sole) ma dipende anche da come è disposta la superficie del pannello
(non vi tedio con il teorema di gauss)

Ma per partire .....ipotizziamo che il nostro sole fornisca 1KW a metro quadro...... e il nostro pannello sia disposto sempre ortogonalmente al nostro sole (a mo di girasole).

Quindi, in questo caso avremmo che un pannello di 1m^2 se avesse una EFFICIENZA del 100% catturerebbe 1Kw di potenza (E' una potenza di riguardo...)

Considerate che è un valore niente male......per fare un confronto i nostri appartamenti hanno generalmente una potenza massima istantanea di 3KW (certo quella è energia elettrica ....energia nobile..... l'energia termica..... calore un po' meno....) ma sempre potenza è......

Ora se il nostro pannello fosse di 1m^2 (un metro quadro) e se fosse in grado di catturare tutta l'energia che riceve e se fosse in grado di non perdere energia (ri emetterla) e se fosse sempre ortogonale al sole e se il sole raggiungesse il pannello con una potenza di 1KW/m2, e se dentro ci fosse un litro d'acqua e se tutta l'acqua fosse li dentro a 10°C:
se fosse tutto questo ...dopo 42 secondi tutta l'acqua sarebbe a 20°C.

e dopo atri 42 secondi a 30°C

Questo nel mondo ideale...
E in quello reale?

ciao sun_son
mi piace quello che scrivi e come lo scrivi
ciao

Per un po' di grandezze si introduce la famosa EFFICIENZA ( argomento di grande confronto nei giorni precedenti) .
Ovviamente l'efficienza non risolve il problema dell'inseguimento solare (. i girasoli ..... fiori bellissimi..... lo fanno da soli.... ma quanto sono efficienti???? :-) )
ma possiamo dire che il termine EFFICIENZA ingloba .... perdite... assorbimenti ... riflessioni irraggiamenti ...materiali utilizzati...