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Emissivita' di una superficie

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bollente
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Emissivita' di una superficie

Messaggio da bollente » 20/09/2016, 18:47

Salve a tutti,

Ho diversi dubbi e domande ma vorrei iniziare con il parametro di emissivita'. Questo parametro dipende dal materiale e si deve impostare a priori sulla termocamera prima di rilevare la temperatura dell'oggetto. Se si sbaglia la scelta del parametro la misura sara' erronea. Ho capito bene? Non sembra pero' possibile sapere sempre a priori di quale materiale sia fatto l'oggetto...bisogna forse limitarsi a materiali che sono noti?

1) Oggetti di colore diverso (verde, giallo, rosso, ercc.) hanno emissivita' diversa nello spettro visibile ma emissivita' all'incirca uguale nello spettro dell'infrarosso, vero? Se una tazza bianca ed una nera sono lasciate al sole, quella nera diventera' piu' calda nonostante abbiano la emissivita'. Perche'? La misurazione della temperatura sembra si basi solo sulla radiazione infrarossa emessa dall'oggetto nella range spettrale 8-20 micron. Perche' ci si concentra solo su questa range? Forse perche' alle temperature piu' comuni lo spettro di emissione ha lunghezz d'onda massima compresa fra 8 2 20 micron? Corpi caldissimi potrebbero pero' avere picchi nel visibile oppure nell'ultravioletto...

2) Cosa significa che l'emissivita' dipende dalla lunghezza d'onda? Per esempio, un corpo nero ideale ha emissivita' =1 ed il suo spettro di emissione mostra energia distribuita su varie lunghezze d'onda. Lo spettro di emissione varia al variare di T...

Mi fermo qui e vi ringrazio per qualsiasi aiuto,

Bollente

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claudiot
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Re: Emissivita' di una superficie

Messaggio da claudiot » 20/09/2016, 22:01

Buona sera Bollente non so se tu abbia fatto o meno un corso completo di termografia perchè userò alcuni termini usati nel corso.

Dunque l'emissività è un parametro di calibrazione inprescendibile per misurare con esattezza la temperatura di un oggetto in modo indiretto. L'impostazione sbagliata di questo parametro comporta un errore della misura della temperatura, più o meno grave, in base alla tipologia di materiale che si osserva.

Per conoscere l'emissività di un materiale o lo si conosce a priori con esatteza o lo si impara a calcolare usando due metodi specifici.

1° utilizzando un marcatore ad emissività nota
2° utilizzando il metodo del termometro a contatto

Questi due metodi di solito vengono insegnati al corso di i° e di II° livello, su questi metodi si fa anche molto esercizio pratico in quanto, impostare l'emissività può sembrare banale ma in realtà riserva sempre delle sorprese.

Ad esempio è sconsigliato misurare la temperatura di un corpo metallico con emissività molto bassa perchè risulta molto difficile se non impossibile in certi casi, presentando un margine d'errore non accettabile.

L'emissività non è influenzata dal colore, ma solo dal materiale, dalla sua finitura superficiale, dalla sua temperatura e dall' angolo di ripresa. L'esempio della tazza è concettualmente sbagliato perchè hai fatto confusione tra Assorbimento ed Emissività i colori assorbono in modo diverso la radiazione della luca solare e le sue componenti, se fai la stessa cosa in una stanza buia e riempi le tazze di colore diverso ma silimi, con acqua calda, osservandole con la temrocamera saranno uguali.

i corpi che osservi con la termocamera non sono corpi neri ma corpi reali per tanto a seconda della temperatura varia anche la loro emissività in base alla lunghezza d'onda di emissione.
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bollente
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Re: Emissivita' di una superficie

Messaggio da bollente » 21/09/2016, 19:00

Grazie Claudiot!

Tutto chiaro, o quasi :) Ci sono sempre 4 fenomeni in ballo: 1)Trasmissione, 2)Emissione, 3) Riflessione, 4) Assorbimento

Tali che (emissione+trasmissione+riflessione+assorbimento) = 1. Se il corpo e' opaco, la trasmissione =0 e assorbimento+emissione+riflessione =1

Non ci puo' essere emissione senza assorbimento ma ci puo' essere riflessione =1 con assorbimento=emissione=0.

L'emissivita' e' il parametro dell'emissione ed e' un parametro superficiale. Un corpo di colore rosso e' rosso perche' assorbe energia a tutte le lunghezze d'onda visibili eccetto quella rossa che "riflette". La porzione dell' energia assorbita causera' un aumento di temperatura e fara' emettere radiazione al corpo. Se si lascia al sole una macchina nera ed una bianca, quella nera raggiunge una temperatura molto piu' elevata (scotta). L'emissivita' e' la stessa. Perche' allora quella nera si scalda di piu'?

Claudiot, tu menzioni che:
"...i corpi che osservi con la termocamera non sono corpi neri ma corpi reali per tanto a seconda della temperatura varia anche la loro emissività in base alla lunghezza d'onda di emissione..."

Interpreto il tuo commento in questo modo: al variare della temperatura, un corpo nero cambia il suo spettro di emissione e la sua emissivita' non cambia. Nel caso dei corpi grigi, l'emissivita'<1 ma varia anche con la temperatura. Questo implica che l'emissivita' dipende dalla temperatura. Penso pero' che la dipendenza dell'emissivita' dalla lunghezza d'onda sia una cosa diversa (che non ho ancora ben afferrato) dalla dipendenza dalla temperatura...

Grazie,
Bollente

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claudiot
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Re: Emissivita' di una superficie

Messaggio da claudiot » 21/09/2016, 20:26

" Se si lascia al sole una macchina nera ed una bianca, quella nera raggiunge una temperatura molto piu' elevata (scotta). L'emissivita' e' la stessa. Perche' allora quella nera si scalda di piu'?"

Perchè il sole non emette solo radiazione infrarossa ma molta altra energia in altre bande spettrali le quali vengono assorbite in modo diverso a seconda dei colori, se tu avessi la possibilità di scaldare le due auto con un emettitore ad infrarossi che lavora solo nella banda spettrale della tua termocamera non noteresti la differenza tra le due auto.

Per il secondo quesito devi fare attenzione il corpo nero è un corpo non reale ma ideale, emette sempre 1 a parità di temperatura e lunchezza d'onda, i corpi grigi sono "corpi semplificati", i corpi reali si comportano in modo più complesso
Dovrei riportarti varie formule della legge di kirchhoff ma qui non riesco, ti allego quindi questo link le pagine sono dalla 40 alla 45 http://www.iuav.it/Ateneo1/docenti/arch ... 13_cap.pdf
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Re: Emissivita' di una superficie

Messaggio da bollente » 21/09/2016, 20:46

Grazie ancora!

Ho capito molto meglio e parafraso di seguito:
se la radiazione incidente sul corpo fosse solo infrarossa, allora sia l'auto bianca sia quella nera assorbirebbero ed emetterebbero allo stesso modo e avrebbero la stessa temperatura.
Ma il sole comprende circa 50% energia visibile, 55% infrarosso, 43% visibile e circa 5% UV, e corpi fatti di materiali diversi assorbono ed emettono diversamente nelle varie zone spettrali: l'auto nera assorbe molta piu' energia nel visibile rispetto all'auto bianca (che invece la riflette). Energia riflessa non contribuisce alla temperatura di un corpo mentre l'energia assorbita, a prescindere dalla sua lunghezza d'onda, causa un aumento di temperatura.

In termografia, il parametro emissivita' viene considerato solo in riferimento alla regione infrarossa ma non e' limitato ad essa. Nella regione del visibile, l'auto nera ha un'emissivita' maggiore dell'auto bianca e nell'infrarosso hanno invece la stessa emissivita'. Questo implica che l'emissivita' dipende dalla regione spettrale, ergo dalla lunghezza d'onda...

Chiaramente, l'energia solare scalda qualsiasi corpo su cui cade grazie non solo al suo contenuto infrarosso ma anche al suo contenuto visibile (~50%). Perche' allora la termografia si preoccupa solo della regione infrarossa? Forse perche' gli spettri di emissione di oggetti a temperatura fino 2000 C contengono maggiormente energia nella regione infrarossa? A temperature molto alte pero', la termografia dovrebbe concentrarsi su una banda di lunghezze d'onda massima nell'untravioletto.

Grazie.

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claudiot
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Re: Emissivita' di una superficie

Messaggio da claudiot » 22/09/2016, 9:40

"In termografia, il parametro emissivita' viene considerato solo in riferimento alla regione infrarossa ma non e' limitato ad essa. Nella regione del visibile, l'auto nera ha un'emissivita' maggiore dell'auto bianca e nell'infrarosso hanno invece la stessa emissivita'. Questo implica che l'emissivita' dipende dalla regione spettrale, ergo dalla lunghezza d'onda..."

No l'emissività è solo riferito all' energia termica e non al campo del visibile, Si definisce emissività di una superficie il rapporto tra la radiazione emessa dalla superficie e la radiazione emessa dal corpo nero alla stessa temperatura.


La termografia si occupa solo dell' infrarosso termico, per poter osservare deboli processi termici non visibili in altre bande spettrali, in oltre le termocamere lavorano in due bande specifiche dette finestre atmosferiche. a temperature molto alte non è più termografia perché non è più infrarosso ma si va in altre bande spettrali, un corpo più è caldo più emette a lunghezze d'onde corte per tanto per osservare questi fenomeni si usano semplicemente altre strumentazioni, le camere per ultravioletto esistono ma hanno altre applicazioni.
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