Il fuoco e la fiamma

Il fuoco, fenomeno che si crea bruciando sostanze infiammabili, genera calore e luce. Fin dalla preistoria l'uomo cercò di dominarlo ricorrendo alla "conca del fuoco" una forma di buca scavata nel terreno con la funzione di braciere, successivamente venne utilizzato un focolare ottenuto attraverso un anello di pietre raccolte e accatastate intorno al fuoco.

In campo religioso il fuoco è sempre stato considerato come una forza ambivalente con connotati magici per il suo aspetto benefico e distruttore.

Un falò a fiamma viva
Fare fuoco nella preistoria. Anche nella mitologia greca il fuoco ha la sua importanza, si ricorda il mito di Prometeo che rubò il fuoco dall'Olimpo per salvare gli uomini e per questo fu condannato da Zeus a restare incatenato ad una roccia dove un'aquila gli divorava il fegato che di notte gli ricresceva.

Nella mitologia romana invece assume importanza Vesta divinità posta a protezione del focolare domestico. Il culto di Vesta nasce nell'antichità per la necessità di mantenere sempre acceso un focolare in casa per soddisfare i bisogni della comunità e dal quale trassero origine le Vestali, sacerdotesse dell'antica Roma, con il compito di custodire il fuoco nel tempio perennemente acceso.

Nell'antichità il fuoco era rispettato e venerato e la sua scoperta comporta per l'umanità una nuova era, oltre a cucinare i cibi, gli uomini poterono anche riscaldarsi, migliorando il loro tenore di vita. Elemento unificante per eccellenza, il fuoco ha la forza di tenere insieme le persone, di farle parlare e condividere le esperienze della giornata, i problemi e le gioie. Nella civiltà moderna è stato imprigionato e nascosto all'interno delle moderne caldaie ed il suo posto lo ha preso la televisione.

Elementi di calorimetria

La caloria è definita come la quantità di calore che si deve dare ad un grammo di acqua alla temperatura di 14,5 gradi C perché la sua temperatura aumenti di un grado portandosi a 15,5 gradi C mantenendo una pressione costante di una atmosfera.

Il Watt è una unità di misura nel sistema MKSA: è il lavoro di un joule prodotto in un secondo. Una caloria corrisponde a 4,18 joule che è lequivalente meccanico del calore, per esempio, quando il calore proviene da trasformazioni di lavoro meccanico.

Da precise misurazioni sperimentali si è concluso che 1 kcaloria equivale a 4186 joule e poiché 1 Wh equivale a 3600 joule (in un ora ci sono 3600 secondi), si ha che 1 Wh = 3600/4186 kcal = 0,86 kcal.

Si conclude che 1kW = 860 kcal/h.


Il calore e la temperatura

Il calore è una grandezza fisica la cui temperatura si misura con il termometro. Per farlo occorrono dei punti di riferimento che di solito sono dati da fenomeni fisici come la fusione del ghiaccio e l'ebollizione dell'acqua a pressione ambiente. Alla fusione del ghiaccio si assegna il valore 0 gradi Celsius, mentre all'ebollizione dell'acqua si assegna il valore 100 gradi Celsius (°C).
Da misurazioni sperimentali si è scoperto che mantenendo costante la pressione, un gas riscaldato aumenta di volume. Misurando il volume di un gas a 0 gradi e misurandolo di nuovo a 100 gradi si ha una formula fondamentale:

V=Vo+(100/273)Vo

V è il volume del gas alla temperatura di ebollizione dell'acqua
Vo è il volume del gas alla temperatura di fusione del ghiaccio che vale per ogni tipo di gas.

La temperatura non può scendere al di sotto di un certo limite posto a -273 gradi C e che viene chiamata zero assoluto. A questa temperatura il volume del gas si annulla.Infatti dalla formula sopra riportata si ha che V = Vo - Vo = 0.

Lo zero assuluto definisce la scala dei gradi Kelvin (°K) dove 273 gradi Kelvin corrispondono ai nostri 0 gradi Celsius, di solito indicata con T.

Per definire quantitativamente il calore si è introdotta la caloria (cal) che si definisce come la quantità di calore necessaria alla massa di un grammo di acqua per far aumentare la sua temperatura di un 1°, da 14,5°C a 15,5°C. Un kg di acqua richiede 1 kcal per il riscaldamento di 1°C.

Di solito il calore si trasmette in tre modi diversi: convezione, conduzione, irraggiamento.

Convezione: è dovuta al movimento di un fluido che sottrae energia termica per trasferirla all'ambiente o ad altri corpi con cui viene a contatto. La quantità di calore che un corpo caldo può trasmettere al fluido che lo lambisce nell'unità di tempo è proporzionale alla superficie di trasmissione e alla differenza di temperatura tra il corpo e il fluido per un certo coefficiente correttivo che dipende da svariati fattori.

Conduzione: la trasmissione del calore avviene all'interno di un corpo senza che ci sia un moto visibile tra le parti che si scambiano calore.

Irraggiamento: il calore è trasmesso per irraggiamento cioè attraverso onde o energia elettromagnetica di varie lunghezze d'onda in genere molto piccole. Il calcolo dell'irraggiamento non è semplice perché occorre fare l'integrale esteso a tutte le lunghezze d'onda dell'emissione specifica in funzione della lunghezza d'onda. L'emissione per irraggiamento è regolata dalla legge di Planck; è una legge sperimentale, ricavata da dati sperimentali. Da essa si ricava la legge di Stefan/Boltzmann con la quale si calcola la radianza totale E=c * T4 dove c è una costante, T è la temperatura alla quarta.
esempio di trasmissione calore per convezione

Accendere il fuoco

Accendere il fuoco in un caminetto o nella stufa anche se apparentemente sembra facile, in realtà non lo è. Con il fuoco non si scherza e occorre avere la massima prudenza.

Sconsigliamo di usare alcool o benzina per questo compito perché sono molto pericolosi e si corre il rischio di ustionarsi gravemente. Infatti è comune pensare che imbibire di alcool la carta si riesca a facilitare l'accensione della legna. Non è vero, è un grosso errore. I vapori dell'alcool o della banzina possono facilmente incendiarsi e bruciarti la faccia e le mani senza darti scampo.

Consigliamo di tenere anche un estintore efficiente a portata di mano. Potrebbe sempre essere utile. Consigliamo anche di informarsi sulla più vicina caserma dei vigili del fuoco e tenere il loro numero di telefono a portata di mano, qualora qualcosa andasse storto.

Per accendere il fuoco con sicurezza puoi affidarti a specifici prodotti in commercio studiati apposta per facilitare l'accensione della legna, seguendo le istruzioni allegate. Qesti prodotti essendo imbibiti di particolari sostanze, riescono a mantenere la fiamma più a lungo, dando tempo al fuoco di appiccarsi bene alla legna.

Bisogna fare attenzione a non soffocare la fiamma con eccessiva legna, perché il fuoco per bruciare ha bisogno di ossigeno, cioè di aria, altrimenti muore.

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