Trasmissione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento, evaporazione

Il calore è l'energia di movimento delle particelle più minuscole. In un oggetto caldo le particelle si agitano più vivacemente che in uno freddo. Quando due materiali si toccano, le particelle veloci urtano quelle lente e trasmettono energia: questa è la conduzione. Quanto bene un materiale conduca varia moltissimo: metallo e pietra conducono bene, anche l'acqua molto meglio dell'aria, mentre l'aria ferma conduce pochissimo.

Nella convezione si sposta il materiale stesso. L'aria che la tua pelle ha riscaldato diventa più leggera e sale, oppure viene portata via dal vento; l'aria fredda subentra e va riscaldata di nuovo. L'irraggiamento non richiede alcun contatto: ogni oggetto emette luce infrarossa invisibile, tanto più quanto è più caldo. Così il sole riscalda la terra attraverso lo spazio vuoto, e così senti sul viso il calore di un falò.

L'evaporazione è un caso particolare: trasformare l'acqua liquida in vapore richiede molta energia. L'acqua prende questa energia dalla superficie su cui si trova, cioè la tua pelle o i tuoi vestiti. Per questo il sudore ti raffredda, e per questo prendi freddo così in fretta con i vestiti bagnati. Anche ogni respiro costa un po' di calore e di umidità, soprattutto con aria fredda e secca.

Nella vita reale quasi sempre agiscono più vie contemporaneamente. Chi siede su una roccia al vento con una giacca sudata perde calore per conduzione, convezione ed evaporazione allo stesso tempo. Una buona soluzione, quindi, chiude più porte insieme, non una sola anche se molto bene.

Il terreno è la via che più spesso si dimentica. Un sacco a pelo spesso serve a poco se ti sdrai su terreno freddo e umido senza un materassino, perché l'imbottitura si schiaccia sotto il tuo peso e allora trattiene pochissima aria. Materassini, uno spesso strato di foglie secche o uno zaino come seduta interrompono la conduzione.

La coperta termica di emergenza è un buon esempio dei limiti di un singolo oggetto. Riflette l'irraggiamento di calore e ripara dal vento, ma essendo sottile isola a malapena dalla conduzione. Funziona al meglio insieme a un materassino, a indumenti asciutti e a una protezione dal vento.

Con il caldo vuoi liberarti del calore, non trattenerlo. Il sole e le superfici calde come asfalto o roccia irradiano calore su di te; se l'aria è più calda della tua pelle, riscalda anche lei. Per questo l'ombra è così efficace: blocca gran parte dell'irraggiamento dall'alto.

Quando l'aria è più calda della pelle, al corpo resta quasi solo la sudorazione. Ma il sudore raffredda solo se può evaporare. Con aria umida e afosa è più difficile: il sudore gocciola via invece di evaporare e allora raffredda a malapena. Per questo il tempo afoso sfianca tanto.

La stessa fisica spiega i trucchi di cucina di tutti i giorni: un coperchio sulla pentola riduce evaporazione e convezione, e un paravento attorno al fornello impedisce al vento di portare via il calore. Entrambi fanno risparmiare combustibile e tempo.

Questa voce spiega fisica, non medicina. Con queste basi da sole non puoi giudicare se una persona è in ipotermia o ha un colpo di calore. Con segni come brividi violenti, confusione o sonnolenza al freddo, oppure vertigini, nausea e confusione con il caldo, chiama il numero di emergenza locale (112 nell'UE).

Un errore frequente è faticare tanto al freddo da sudare molto. Gli indumenti bagnati ti raffreddano non appena ti fermi. Meglio togliere uno strato prima di iniziare a sudare e rimetterti subito qualcosa durante le pause.

L'acqua conduce il calore molto meglio dell'aria. Chi si bagna o cade in acqua fredda si raffredda quindi molto più in fretta che in aria alla stessa temperatura. Non usare mai fonti di calore come fornelli o fuochi in tende o spazi chiusi: c'è il rischio di intossicazione da monossido di carbonio.

Perché in inverno una ringhiera di metallo sembra più fredda di una di legno, anche se sono fredde allo stesso modo? Perché il metallo sottrae il calore dalla tua mano molto più in fretta. La tua pelle non misura la temperatura, ma la velocità con cui sta perdendo calore. Proprio per questo la sensazione è spesso ingannevole.

Anche il gelo nelle notti serene si spiega con l'irraggiamento: un cielo senza nuvole rimanda indietro quasi nessun calore, così il terreno, le auto e le tende si raffreddano molto, a volte persino sotto la temperatura dell'aria. Sotto gli alberi o con la copertura nuvolosa spesso resta un po' più mite. È un buon motivo per non scegliere un posto per accamparsi completamente scoperto sotto il cielo.