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Radiazione 2
IMPORTANZA DELLA RADIAZIONE
E' fonte del 99.9% dell’ energia disponibile sulla terra
Le principali fonti energetiche controllate dall'uomo sonostate generate grazie alla solare:
- Carbone e petrolio- Energia idroelettrica ed eolica
E' responsabile del ciclo dell'acqua e del ciclo diproduzione primaria attraverso fotosintesi edevapotraspirazione
Radiazione 3
DEFINIZIONE DI RADIAZIONE:
E' l'energia emessa dalla superficie diqualsiasi corpo a temperatura maggioredi 0 K sotto forma di radiazioneelettromagnetica.
La radiazione può essere emessa in unampio spettro o in una bandamonocromatica
La luce La parte visibile della radiazione (da 400 a
700nm) attiva nei processi fotosinteticiAltre funzioni:• Fototropismo• Induzione alla fioritura• Espansione fogliare
• Intensità massima: • 100000 lux (=2000 mE m²/s )
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Vai a:
Riflessione speculare della luce su una superficie levigata
Riflessione diffusa della luce su una superficie scabra
REFLECTION
REFLECTION from a rough surface
Radiazione 9
Tipo diradiazione
Lunghezzad’onda (nm)
Frequenza(s-1)
Numero d’onda(cm-1)
Ultravioletto 10 - 400 3.00 x 1016 –7.50 x 1014
1 x 106 –2.50 x 104
Visibile 400 – 700 7.50 x 1014 –4.28 x 1014
2.5 x 104 –1.43 x 104
Blu 480 6.25 x 1014 2.08 x 104
Verde 555 5.40 x 1014 1.80 x 104
Giallo 600 5.00 x 1014 1.67 x 104
Rosso 660 4.54 x 1014 1.52 x 104
Infrarosso 700 - 106 4.28 x 1014 –3.00 x 1011
1.43 x 104 - 10
Radiazione 10
definizioni
• ν frequenza numero di vibrazioni nell’unità di tempo: Hz = 1/s
• lunghezza d’onda: distanza tra due punti identici dell’onda: m
• c velocità di propagazione della luce nel vuoto: c 3 000 000 m/ s
Radiazione 11
La quantità di energia emessa è proporzionale allatemperatura del corpo:
LEGGE DI STEFAN - BOLTZMANN
R = T4
L'intensità di emissione di energia di un corponero è proporzionale alla quarta potenza dellasua temperatura.
R = energia emessa per unità di tempo esuperficie del corpo W m-2
T = temperatura del corpo in gradi Kelvin = 5.7 x 10-8 W m-2 K-4
Radiazione 12
Un corpo nero a parità di temperatura ha l'emissione massima.
Per corpi non neri:
R = T4
emissività della superficie 0 ≤ ≤ 1
Radiazione 14
Energia emessa da un Energia emessa da un corpocorpo neroneroa diverse temperaturea diverse temperature
Radiazione 15
LLEEGGGGEE DDII KKIIRRCCHHHHOOFFFF
Se un corpo è un buon emettitore, alloraè anche un buon assorbitore
=
emissività della superficieabsortività della superficie
Per un corpo nero:
Radiazione 16
LLEEGGGGEE DDII KKIIRRCCHHHHOOFFFFLa radiazione, oltre che assorbita, puòessere riflessa e trasmessa dal corpo: = frazione di radiazione incidente ad una
certa trasmessa dal corpo; = frazione di radiazione incidente ad
una certa riflessa dal corpoLa somma dei tre indici su tutte lelunghezza d’onda è, per la conservazionedell’energia:
+ + = 1
Radiazione 17
Absortività delle diverse componenti dell’atmosfera
Il coefficiente di riflessione per la radiazione solareè detto albedo.
Essa dipende dalla natura della superficie, maanche dall’angolo d’incidenza.
Wavelenght (m)
Radiazione 18
Si definisce albedo di una superficie ilrapporto fra la radiazione riflessa e laradiazione incidente.
L’albedo varia con la natura e la formadella superficie e, per la stessa superficie,con la lunghezza d’onda e l’inclinazionedella luce incidente.
Radiazione 19
Considerando come radiazioneincidente la radiazione globale G, laradiazione diffusa dal suolo deve esseremisurata sull’orizzontale dalla parteche guarda il suolo.
L’albedo così misurata, sottratta allaradiazione globale, dà modo diconoscere la radiazione assorbita dalsuolo.
Radiazione 20
L’albedo secondo le diverse superfici varia entro i seguenti limiti:
Terreno coltivato 0.07 – 0.14Sabbia grigia 0.10 – 0.25Roccia 0.15 – 0.25Sabbia chiara 0.25 – 0.45Neve fresca 0.80 – 0.90Acqua stagnante con sole da 90° a 40° 0.02Acqua stagnante con sole da 30° 0.06Acqua stagnante con sole da 20° 0.13Acqua stagnante con sole da 10° 0.35Acqua stagnante con sole da 5° 0.59
Neve vecchia 0.42 – 0.70Terreno sabbioso asciutto 0.25 – 0.45Terreno argilloso asciutto 0.20 – 0.30Torba 0.05 – 0.15Colture agrarie 0.20 – 0.30Bosco di latifoglie 0.15 – 0.20Bosco di conifere 0.10 – 0.15
Radiazione 21
DEFINIZIONE DI ALCUNE UNITA' DI MISURA
1 Joule = 1 N mlavoro fatto o energia spesa da una forza di 1 Newtonper compiere uno spostamento di 1 metro nelladirezione della forza.
1 caloria = energia necessaria per portare 1 cm3 diacqua dalla temperatura di 14.5 °C alla temperatura di15.5 °C, alla pressione di 105 Pa.1 cal = 4.18 J.
1 Watt = lavoro fatto nell'unità di tempo1 Watt = 1 Joule s-1 = 1 N m s-1
Radiazione 22
LEGGE DI PLANK
La maggior parte dei corpi emette radiazione nonmonocromatica, ma in una banda la cui ampiezzadipende dalla temperatura.
Radiazione 23
LEGGE DI PLANK
Per ciascuna lunghezza d'onda della radiazione e ciascuna temperatura si può calcolare la quantità di energia emessa:
1)/exp(1
251
TCCR
C1, C2 = costanti
Radiazione 24
LEGGE DI WIEN Permette di calcolare la lunghezza d’onda della radiazione per cui è massima l’emissione del corpo:
max = 2895 T-1
10-6m K
T = temperatura del corpo, K = lunghezza d’onda, m
Radiazione 25
Absortività delle diverse componenti dell’atmosfera
Il coefficiente di riflessione per la radiazione solareè detto albedo.
Essa dipende dalla natura della superficie, maanche dall’angolo d’incidenza.
Wavelenght (m)
Radiazione 27
COSTANTE SOLARE
E’ la parte di radiazione emessa dal sole che arriva mediamente sulla superficie esterna dell’atmosfera La radiazione emessa dal sole è:
Rsole = T4 = 6.24 x 106 W m-2 Tsole = 5760K
Radiazione 28
COSTANTE SOLARE
Il flusso di energia in tutto lo spazio sarà datodall’energia emessa per unità di superficiemoltiplicata per la superficie del sole :
= R x 4 r2
rsole = 6.96 x 108 m
Radiazione 29
COSTANTE SOLARELa quantità che investe la superficie esterna
dell’atmosfera dipende dalla distanza della terradal sole d:
S rd
Ro 44
2
2
dmedia terra-sole= 1.5 1011 m
So è la COSTANTE SOLARE = 1360 W m-2
Radiazione 30
COSTANTE SOLARE
La quantità media di energia intercettatadall’emisfero illuminato, approssimatocome un disco di raggio a, è
S = So a2 = 1.74 1017 Wa = 6.37 106m
Radiazione 31
Radiazione Media dal 1972 al 2000Radiazione Media dal 1972 al 2000a Bolognaa Bologna
Media giornaliera di 30 anni e media mobile
0
5
10
15
20
25
30
35
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
RAD
IAZI
ONE
MJ
m-2
Media annuale Media mobile
Radiazione 32
20002000
0
5
10
15
20
25
30
35
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
RA
DIA
ZIO
NE
MJ/
m2
Radiazione 33
RisultatiAndamento negli anni dell’energia totale incidente annuale
0
1
2
3
4
5
6
1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001anno
Ener
gia
inci
dent
e to
tale
(GJ
m-2
ann
o-1)