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Temperatura e trasferimento di calore nell'acqua
Conduzione, convezione e termoclini: la fisica dietro il freddo che senti
Stai scendendo tranquillo lungo una parete e all'improvviso, nel giro di un metro, l'acqua diventa visibilmente più fredda e l'immagine si distorce come se guardassi attraverso un vetro ondulato. Hai appena attraversato un termoclino, e dietro quel confine invisibile c'è una fisica interessante.
In questo articolo vedrai perché l'acqua sottrae calore così velocemente, quali sono i meccanismi di trasferimento, perché il mare impiega tanto a cambiare temperatura e cosa sono i termoclini.
È la controparte fisica dell'articolo sulla termoregolazione: lì hai visto come risponde il tuo corpo, qui vedrai perché l'ambiente lo richiede così tanto e come si organizza la temperatura dell'acqua.
Perché l'acqua raffredda tanto
Ci sono due proprietà dell'acqua che si combinano contro il subacqueo. La prima è la sua conduttività termica: l'acqua conduce il calore circa venticinque volte meglio dell'aria, quindi sottrae calore dal tuo corpo molto più rapidamente alla stessa temperatura.
La seconda è la sua capacità termica, anch'essa molto alta: serve moltissima energia per innalzare la temperatura di una massa d'acqua. Applicato al corpo, significa che l'acqua che ti circonda assorbe una quantità enorme del tuo calore senza scaldarsi in modo apprezzabile. Non c'è modo di «riscaldare l'ambiente intorno a te»: il mare è un pozzo di calore praticamente infinito.
Per questo un'aria a venticinque gradi risulta piacevole mentre un'acqua a venticinque gradi finisce per raffreddarti dopo un'immersione lunga. Non è la temperatura a cambiare: è la velocità con cui l'ambiente ti sottrae calore.
I quattro meccanismi di trasferimento sono gli stessi di qualsiasi sistema fisico: conduzione, convezione, irraggiamento ed evaporazione. Sott'acqua l'irraggiamento è trascurabile e l'evaporazione non si applica; tutta l'azione è nei primi due.
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