10-02-2024 - Physics - Temperature in a conducting wire [EN]-[IT]

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ENGLISH
10-02-2024 - Physics - Temperature in a conducting wire [EN]-[IT]

Temperature in a conducting wire
Basic concepts
Specific heat is an important value for determining thermodynamic systems.
Here are some things about specific heat.
-The specific heat at constant volume is greater than or equal to zero for any system.
-The specific heat allows you to write a formula for calculating the heat absorbed or released starting from the mass and the temperature variation.
-The specific heat at constant pressure depends on the enthalpy variation as a function of the temperature variation while maintaining the pressure constant.

Analysis of the temperature variation of a conductive wire when it is introduced into the environment
Let's take the case of a conducting wire carrying an electric current, diagram shown below.

In this wire, due to the Joule effect, there will be an internal energy production.
The Joule effect affects any conductor carrying an electric current. This effect consists in the dissipation of a part of the electrical energy and this dissipation occurs in other forms of energy, of which the most prevalent is heat.
Having established that the wire will certainly heat up, we can try to understand how its temperature will vary when the wire is introduced into the environment.

The phenomenon that occurs, i.e. the temperature variation when the wire is introduced into the environment, is governed by the following equations.

WHERE:
-The first equation represents the internal conduction of the wire
-The second equation represents the first boundary condition which is for r = 0
-The third equation represents the second boundary condition which is for r = R

By making the various integrations and consequent development of the formulas we will have the following final result

This formula satisfies the principle of conservation of energy, in fact it tells us that everything produced inside the wire will have to come out of the external surface.

What we have said we can describe with the following formula:
-The term inside the red box represents everything that is produced in the volume of the wire

-The term inside the red box represents everything that is produced in the volume of the wire
-The term inside the blue box represents the heat flow coming out of the external surface of the wire.

Conclusions
In the case of a conducting wire carrying an electric current, it can be established that everything produced inside the wire must come out of the external surface.

Request
Have you ever studied how the temperature of a conducting wire carrying an electric current behaves?

10-02-2024 - Fisica - Temperatura in un filo conduttore [EN]-[IT]

Temperatura in un filo conduttore
Concetti base
Il calore specifico è un valore importante per determinare i sistemi termodinamici.
Qui di seguito alcune cose riguardo al calore specifico.
-Il calore specifico a volume costante è maggiore o uguale a zero per qualsiasi sistema.
-Il calore specifico permette di scrivere una formula per il calcolo del calore assorbito o ceduto a partire dalla massa e dalla variazione di temperatura.
-Il calore specifico a pressione costante dipende dalla variazione di entalpia in funzione della variazione di temperatura mantenendo costante la pressione.

Analisi della variazione di temperatura di un filo conduttore quando viene immesso nell'ambiente
Prendiamo il caso di un filo conduttore percorso da corrente elettrica, schema qui sotto riportato.

In questo filo a causa dell’effetto Joule, sarà presente una produzione di energia interna.
L’effetto Joule riguarda qualsiasi conduttore percorso da corrente elettrica. Questo effetto consiste nella dissipazione di una parte dell’energia elettrica e questa dissipazione avviene in altre forme di energia, di cui la più prevalente è il calore.
Appurato che avverrà per certo il riscaldamento del filo, possiamo provare a comprendere come varierà la sua temperatura quando il filo verrà immesso nell’ambiente.

Il fenomeno che si verifica, cioè la variazione di temperatura quando il filo viene introdotto nell’ambiente, è retto dalle seguenti equazioni.

DOVE:
-La prima equazione rappresenta la conduzione interna del filo
-La seconda equazione rappresenta la prima condizione di contorno la quale è per r = 0
-La terza equazione rappresenta la seconda condizione di contorno la quale è per r = R

Facendo le varie integrazioni e conseguente sviluppo delle formule avremo il seguente risultato finale

Questa formula soddisfa il principio di conservazione dell’energia, infatti ci dice che tutto ciò che si produce all’interno del filo dovrà uscire dalla superficie esterna.

Quello che abbiamo detto possiamo descriverlo con la seguente formula:
-Il termine all’interno del riquadro rosso rappresenta tutto ciò che è prodotto nel volume del filo

-Il termine all’interno del riquadro rosso rappresenta tutto ciò che è prodotto nel volume del filo
-Il termine all’interno del riquadro blu rappresenta il flusso termico uscente dalla superficie esterna del filo.

Conclusioni
Nel caso di un filo conduttore percorso da corrente elettrica si può stabilire che tutto ciò che si produce all'interno del filo dovrà uscire dalla superficie esterna.

Domanda
Avete mai studiato come si comporta la temperatura di un filo conduttore percorso da corrente elettrica?

THE END