2. LA TERMOACUSTICA
L’energia trasportata da un’onda sonora è energia meccanica, in parte:
- cinetica (dovuta al moto oscillatorio dell’aria),
- potenziale (dovuta alla condensazione locale dell’aria).
Come ogni forma di energia, essa può essere dissipata in calore dalle forze di attrito.
La termoacustica studia gli scambi termici in presenza del suono, e si basa su alcuni
semplici principi acustici e termodinamici:
I dispositivi termoacustici si distinguono in motori e refrigeratori
I motori: trasformano il flusso di calore tra un corpo caldo ed uno freddo in energia
meccanica sotto forma di onda sonora.
I refrigeratori: utilizzano l’energia meccanica dell’onda sonora per ottenere un flusso
di calore da un corpo freddo ad uno caldo.
I dispositivi termoacustici più semplici funzionano usando aria come fluido di lavoro,
motori e refrigeratori termoacustici più efficienti sfruttano gas inerti come Elio o Ar-
gon. In nessun caso vengono impiegate miscele tossiche o pericolose per l’ambiente.
Quando in un tubo sonoro si instaura un’onda stazionaria, tutti gli scambi utili di ca-
lore tra l’aria e le pareti del tubo avvengono a causa del sottilissimo strato d’aria che
dista meno della lunghezza di penetrazione termica dalle pareti del tubo.
ESEMPIO:
Refrigeratore Termoacustico:
- sorgente sonora (in genere un altoparlante di tipo woofer) in grado di produrre un suono di frequenza regolabi-
le. L’altoparlante inietta energia sonora nel sistema.
- tubo risonatore nel quale si genera l’onda stazionaria quando il suono prodotto dall’altoparlante ha la giusta
frequenza di risonanza. Una delle due estremità del tubo è chiusa tramite un tappo in alluminio in grado di dissi-
pare calore. L’altra estremità poggia sul woofer.
- stack: piccolo blocco di materiale poroso (come quegli elementi ceramici che si trovano nei catalizzatori per au-
toveicoli). Esso è posto all’interno del tubo risonatore. Al suo interno avviene lo scambio tra energia acustica ed
energia termica.
Il funzionamento e scambi di energia e calore:
Una sorgente di energia (woofer) produce l’onda sonora, cioè una serie di condensazioni e rarefazioni dell’aria.
L’aria scambia calore con le pareti dello stack pompando calore dall’estremità più fredda a quella più calda.
Esaminiamo in dettaglio la dinamica del sistema:
Il suono proveniente dal woofer, mette in risonanza l’aria contenuta nel tubo e instaura un onda stazionaria alla
frequenza dall’armonica fondamentale del condotto.
Le molecole d’aria iniziano ad oscillare avanti e indietro, e, dato il campo stazionario di pressione, esse si trovano
ad oscillare fra due punti a pressione differente. Localmente si hanno piccole oscillazioni di temperatura, in accor-
do col fatto che la propagazione del suono avviene essenzialmente in regime adiabatico.
4. FONONE
http://it.wikipedia.org/wiki/Fonone
cristallino rigido.
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lo importante nella comprensione di molte proprietà dei solidi quali il calore sp , la
conduzione termica, la conduzione elettrica e la propagazione del suono. Il nome fonone
deriva da phonos in greco suono, voce.
I fononi sono la controparte quantistica di quello che in meccanica classica è noto come
sviluppo in modi normali ovvero la scomposizione delle vibrazioni in “vibrazioni elementa-
ri” (dette modi normali). In quest’ottica tutte le vibrazioni possono essere viste e descritte
formalmente come una sovrapposizione dei modi normali. Le vibrazioni elementari da un
punto di vista classico, nel seguito descritte nel caso unidimensionale, sono delle onde.
TESSUTI VIVI
http://www.mediamente.rai.it/biblioteca/biblio.asp?id=455&tab=int
materiali naturali di riparazio-
ne per i pazienti che hanno perduto parte dei tessuti del proprio corpo a causa di una ma-
lattia o di un incidente.
Un giorno sarà possibile creare tessuti e organi realizzati in laboratorio sostituibili a chi na-
sce con malformazioni o ha perso o danneggiato organi a causa di malattie o incidenti.
Scenziato Joseph P.Vacanti, noto per aver fatto crescere un orecchio umano sulla schiena
di un ratto.
5. NANOTECNOLOGIE
http://www.lescienze.it/news/2013/11/18/news/fononi_quanti_vibrazioni_futuro_appli-
cazioni-1893037/
come onde sonore, è stato recentemente sviluppato usando termo-cristalli, costituiti a li-
vello microscopico da strutture periodiche realizzate con leghe contenenti nanoparticelle.
In questo caso l’idea di base è manipolare lo spettro di frequenze in modo che i fononi a
bassa frequenza veicolino una parte considerevole del calore. In questo modo, i fononi che
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TESSUTI IMPERMEABILI
http://www.roncoalpinismo.it/tessuti.htm
La totale impermeabilità di un tessuto ne implicherebbe traspirabilità pari a zero; in un
capo di abbigliamento costruito con un tessuto totalmente impermeabile l’umidità corpo-
rea si condenserebbe all’interno del capo. Ecco perché nella scelta di un capo sportivo può
convenire rinunciare alla totale impermeabilità per privilegiare la traspirabilità.
I tessuti con membrana risolvono questo problema; Un pollice quadrato di membrana tipo
Gore-Tex contiene 9 miliardi di pori. Ogni poro è 20.000 volte più piccolo di una goccia di
pioggia: impossibile per acqua e neve penetrare. Allo stesso tempo, è 700 volte più largo
di una molecola d’acqua: il vapore generato dal sudore può dunque passare facilmente at-
traverso di esso, disperdendosi verso l’esterno.
6. ESEMPIO PRATICO
http://www.hevik.com/abbigliamento/Weatherproof/Intimo-tecnico/PANTALONE-TECHNI-
CAL-LAYER-.-HUW02-
La tecnologia seamless rende il capo indeformabile e adattabile alla morfologia del corpo,
garantendo libertà di movimento e compressione muscolare ideale. Inoltre l’alto grado di
isolamento e traspirabilità dei materiali, mantiene costante la temperatura corporea e allo
stesso tempo trasferisce il sudore dall’epidermide allo strato esterno del tessuto, per un
veloce processo di evaporazione.
Questo permette la perfetta termoregolazione naturale del corpo, senza eccessi di raf-
freddamento in presenza di basse temperature o di forte ventilazione.
POSSIBILE PROGETTO
CONCEPT
Utilizzo di calore umano per la produzione di energia attraverso un
sistema termoacustico.
