11.4 : Meccanismo di trasferimento del calore

Comprendere i meccanismi di trasferimento del calore è essenziale per capire come i nostri corpi mantengono l’equilibrio in diverse condizioni ambientali. Quando l’ambiente è termoneutro, il corpo è in uno stato di equilibrio e non utilizza né rilascia energia per mantenere la temperatura interna. Tuttavia, quando l’ambiente non è termoneutro, il corpo impiega quattro meccanismi di trasferimento del calore per mantenere l’omeostasi: conduzione, convezione, evaporazione e radiazione. Questi meccanismi facilitano il trasferimento di calore dalle regioni a concentrazione più elevata a quelle a concentrazione più bassa e sono affascinanti ed essenziali per la nostra comprensione della fisiologia umana.

La conduzione, un meccanismo di trasferimento del calore, è un processo che incontriamo quotidianamente. È il trasferimento di calore tra due oggetti a diretto contatto. Negli esseri umani, ciò si verifica quando la pelle entra in contatto con un oggetto avente una temperatura diversa. Ad esempio, quando un'infermiera mette un impacco di ghiaccio su un paziente con la febbre, il calore si trasferisce dal corpo più caldo all'impacco di ghiaccio più freddo, riducendo così la temperatura corporea del paziente. Quest’applicazione pratica della conduzione dimostra la sua rilevanza e importanza nella nostra comprensione della termoregolazione.

La convezione, un altro meccanismo di trasferimento del calore, è un processo che possiamo osservare nel nostro ambiente. Implica il trasferimento del calore lontano dal corpo attraverso il movimento dell'aria. Si verifica quando il calore della pelle riscalda l'aria circostante, che poi sale e viene sostituita da aria più fresca che si riscalda. Un esempio è l'utilizzo di una ventola per rinfrescarsi; la ventola accelera il movimento dell'aria intorno al corpo, migliorando la perdita di calore per convezione. Questo esempio di convezione nella vita reale ci aiuta a visualizzare e comprendere meglio il concetto.

L'evaporazione avviene quando un liquido si converte in un gas, rilasciando calore dal corpo. È un metodo primario attraverso il quale il corpo perde calore. Ad esempio, durante l’attività fisica, gli esseri umani sudano e, man mano che il sudore evapora, raffredda il corpo.

La radiazione è l'emissione di calore dalla superficie di un oggetto a un altro senza contatto diretto tra loro. Ad esempio, il corpo può irradiare calore verso l’ambiente circostante più fresco o assorbire calore dal sole, aumentando la temperatura corporea senza contatto fisico tra il corpo e la fonte di calore. Ad esempio, la radiazione avviene quando il nostro corpo si sente caldo stando vicino a un falò, anche senza toccarlo.