Calefacció i aire condicionat

• Radiació: consisteix en que la calor es transporta en forma d'ones electromagnètiques (llum) en línia recta des de la font fins al receptor, i no necessita de cap medi de transmissió (es pot produir al buit). Això provoca una sensació instantànea de calor, però només a la part del cos que rep la radiació. És per tant la menys efectiva. Ex.: el Sol, una xemeneia...

• Conducció: és la propagació de la calor a través de sòlids (els metalls tenen una conductivitat més elevada i altres materials són aïllants). Es necessita contacte amb la font per a que es doni aquest efecte. Ex.: als sistemes de calefacció per aigua calenta, la calor passa de l'aigua als radiadors per conducció.

• Convecció: és la forma de propagació que es dóna als fluids (líquids i gasos). El fluid més calent és menys dens i puja al temps que el que ja s'ha refredat augmenta el seu pes i cau (com a un globus aerostàtic). D'aquesta manera, si la font de calor es col·loca a prop del terra, es crea la circulació d'aire necessària per escalfar tota una habitació. Si la font de calor es col·loca a dalt, mai es produeix la circulació d'aire i la calor no arriba al terra, que és allà on vivim normalment! Ex.: als sistemes de calefacció amb radiadors, l'aire absorbeix calor per conducció i els reparteix per tota l'habitació per convecció.

Encara que les estufes elèctriques o de gas (radiació i convecció), les xemeneies (radiació), la bomba de calor (conducció i convecció), etc són molt comuns, les instal·lacions de calefacció més utilitzades son les de aigua calenta central, ja sigui amb radiadors o amb el terra radiant (conducció i convecció).

2. Aire condicionat

Aquestes màquines funcionan aprofitant el fet de que la temperatura i la pressió d'un fluid estan relacionades:

• Si augmenta la pressió, també augmenta la temperatura i els fluids es condensen (tornen líquids). Ex.: proba d'inflar una pilota amb un inflador i toca després la boqueta de la bomba d'aire. Estarà calenta!

• Si disminueix la pressió, també disminueix la temperatura i els fluids s'evaporen (tornen gasos). Ex.: embolica un termòmetre amb un cotó banyat en alcohol i espera uns minuts. La temperatura anirà baixant!

Típicament, aquestes màquines tenen una part que es troba dins l'habitatge i una altre externa unides per un circuit de canonades amb un fluid, i el seu funcionament aprofita aquesta disposició.

La clau de la capacitat d'aquesta màquina per refredar aire és el recorregut que segueix el fluid pel circuit intern.

1. Compressor: El fluid (gas en aquest moment) és comprimit i la seva temperatura augmenta.

2. Condensador: Es rebaixa la seva temperatura fins que es torna líquid.

3. Evaporador: Es deixa que el líquid a alta pressió s'expandeixi lliurement baixant dràsticament la seva temperatura i canviant a l'estat gasós.

4. Serpentí de l'evaporador: El fluid fa baixar la temperatura del serpentí i l'aire de l'habitació es refreda. Com que les canonades estan tan fredes, l'humitat de l'aire de l'habitació es condensa i forma gotetes d'aigua que s'han d'extreure a l'exterior.

Moltes d'aquestes màquines són capaces d'invertir el cicle de manera que es generi aire calent a l'interior de l'estància. El problema és que com estan instal·lades al sostre, han de generar la convecció de manera forçada gràcies a ventiladors.

Experiències: Realitza les proves següents.

Exercicis:

1. Quines conclusions pots extreure i com ho relaciones amb el funcionament de l'aire condicionat?