Temperatura di saturazione adiabatica

La temperatura di saturazione adiabatica è una proprietà termodinamica dell'aria umida. Essa corrisponde alla temperatura raggiungibile da una miscela liquido-vapore nel caso in cui si giunga alle condizioni di saturazione attraversando una trasformazione adiabatica.

Essa è determinata tramite un apparecchio detto "saturatore adiabatico", che satura una massa di aria umida senza scambi di calore con l'esterno. Il saturatore è costituito da un corpo scatolare opportunamente coibentato, all'interno del quale l'aria immessa è umidificata tramite nebulizzazione di acqua.

La temperatura misurata all'uscita dell'apparecchio è la “temperatura di saturazione adiabatica“: essa risulta inferiore a quella iniziale, poiché l'acqua che evapora sottrae calore, e tuttavia superiore alla temperatura di rugiada, in quanto la stessa evaporazione innalza la pressione parziale del vapore acqueo.

Determinazione della temperatura di saturazione adiabaticaModifica

Consideriamo il sistema termodinamico costituito dal saturatore adiabatico, che inizialmente si trova a pressione P e temperatura T. Dentro il saturatore adiabatico viene disposto un contenitore con dell'acqua liquida, circondata dalla miscela vapore d'acqua-aria.

Chiamiamo con a l'acqua (sia in fase liquida sia in fase vapore) e con b l'aria, e supponiamo che la quantità di aria contenuta nel saturatore adiabatico sia pari a 1 kmol.

Se l'aria non è satura, dopo un certo tempo parte dell'acqua nel contenitore sarà evaporata, modificando la temperatura del sistema e il contenuto di vapore d'acqua nella miscela gassosa, finché l'aria non viene saturata. Siccome il sistema è adiabatico, l'entalpia del sistema si conserva, quindi il bilancio entalpico tra l'istante iniziale e l'istante finale (cioè a saturazione) si scrive:

 

ovvero:

 

in cui:

  •   è l'entalpia all'istante iniziale, cioè quando la miscela aria-vapore d'acqua viene a contatto con l'acqua liquida
  •   è l'entalpia all'istante finale, cioè quando la miscela aria-vapore ha raggiunto l'equilibrio con l'acqua liquida
  •   è il calore specifico dell'acqua liquida
  •   è la temperatura iniziale del sistema
  •   è la temperatura a saturazione del sistema, ovvero la temperatura di saturazione adiabatica
  •   è la frazione molare del vapore d'acqua iniziale nella miscela gassosa
  •   è la frazione molare del vapore d'acqua a saturazione nella miscela gassosa
  •   è il calore latente di evaporazione dell'acqua.

L'equazione si può riscrivere:

 

Temperatura di saturazione adiabatica e temperatura di bulbo umidoModifica

L'apparecchio per il calcolo della temperatura di saturazione adiabatica risulta di non facile utilizzo, pertanto si ricorre spesso all'utilizzo di psicrometri, tramite i quali si perviene alla determinazione della temperatura di bulbo bagnato. Questa, a pressione atmosferica e per miscele di aria secca e vapore d'acqua, può essere considerata approssimativamente pari alla temperatura di saturazione adiabatica.

La corrispondenza tra temperatura di saturazione adiabatica e la temperatura di bulbo umido è valida solo nel caso di sistemi acqua-aria.[1]

NoteModifica

  1. ^ A tale proposito, vedere la determinazione della temperatura di bulbo umido nella relativa voce.

BibliografiaModifica

Voci correlateModifica