Perché i termosifoni sono posizionati in basso e sotto le finestre?

Osservando la disposizione degli impianti di riscaldamento nelle nostre case, vi sarà sicuramente capitato di notare che i termosifoni sono quasi sempre posizionati in basso, spesso sotto le finestre. Ma come mai? Si tratta di una scelta puramente estetica? Il motivo è legato al modo in cui si muove il calore e la fisica ci fornisce una motivazione chiara e precisa a riguardo, scopriamola insieme!

Che cos’è il calore?

Prima di parlare del funzionamento dei termosifoni, facciamo un passo indietro per capire cosa si intende per calore.

Spesso, nel linguaggio comune, “calore” e “temperatura” vengono usati come sinonimi, ma in fisica rappresentano concetti diversi.

Infatti, il calore è una forma di energia in transito: è l’energia che si trasferisce da un corpo più caldo a uno più freddo a causa della differenza di temperatura tra i due, quindi, non è una sostanza, né qualcosa che un corpo possiede di per sé, ma è un processo: avviene quando c’è uno scambio energetico.

Invece, la temperatura è una misura dello stato termico di un corpo, che rappresenta la velocità media delle particelle che lo compongono, la loro energia cinetica.

Ad esempio, quando mettiamo una mano vicino a un termosifone, non stiamo “sentendo” la temperatura del termosifone, ma il flusso di calore che giunge alla nostra pelle, che è più fredda del termosifone.

Ed è proprio questo principio che rende possibile il riscaldamento degli ambienti domestici: il termosifone cede calore all’aria circostante, che poi lo trasporta nel resto della stanza propagando il calore.

Come si trasmette il calore?

Quando due corpi sono a temperatura diversa, l’energia si sposta dal corpo più caldo a quello più freddo tramite tre modalità di propagazione:

Conduzione: tipica dei solidi, è il passaggio di energia termica da una molecola all’altra all’interno dello stesso corpo o tra due corpi a contatto. Ad esempio, il manico di una pentola si scalda anche se non è direttamente a contatto con la fiamma tramite conduzione.

Irraggiamento: è il trasferimento di calore sotto forma di onde elettromagnetiche. È ciò che accade quando sentiamo il calore del Sole sulla pelle.

Convezione: è il trasferimento di calore che avviene nei fluidi (aria e acqua), grazie al movimento di porzioni del fluido stesso. È il meccanismo principale su cui si basano i termosifoni per riscaldare una stanza.

Perché l’aria calda sale?

Per capire la convezione, dobbiamo sapere come si comporta un gas come l’aria quando cambia temperatura.

Quando l’aria viene riscaldata, le sue molecole si muovono più velocemente e tendono ad allontanarsi tra loro. Questo provoca una diminuzione della densità: l’aria calda è più leggera dell’aria fredda e di conseguenza, tende naturalmente a salire, mentre quella fredda, più pesante, scende.

Questo comportamento genera delle correnti convettive, cioè un movimento continuo dell’aria che trasporta il calore dal basso verso l’alto.

I termosifoni e la convezione naturale

I termosifoni sfruttano questo meccanismo della convezione per distribuire calore in modo uniforme all’interno di un ambiente.

Quando il termosifone si scalda, riscalda le molecole di aria che si trovano nelle sue vicinanze. Quest’aria, diventando più calda, diventa anche meno densa, e quindi tende a salire verso l’alto. A sua volta, l’aria fredda che occupava gli strati superiori della stanza scende per sostituire quella che è salita. Così si instaura un ciclo continuo: il termosifone riscalda l’aria fredda in basso, che sale, e che viene sostituita da altra aria fredda.

Ma tutto questo è possibile solo se il termosifone è collocato in basso, dove può incontrare l’aria più fredda, cioè quella che tende naturalmente ad accumularsi vicino al pavimento.

Cosa succederebbe se fosse in alto?

Immaginiamo, per assurdo, di installare un termosifone vicino al soffitto. In questo caso, l’aria calda prodotta resterebbe in alto, senza innescare una vera circolazione. L’aria più fredda, che si trova in basso, non verrebbe riscaldata efficacemente, e la stanza risulterebbe mal riscaldata, con una forte differenza di temperatura tra pavimento e soffitto.

Perché i termosifoni si trovano sotto le finestre?

Appurato il perché del posizionamento in basso dei termosifoni, rimane da capire perché spesso si trovano sotto le finestre.

Le finestre, per quanto ben isolate, rappresentano un punto debole dal punto di vista termico: sono superfici attraverso le quali può entrare il freddo e uscire il calore.

L’aria che entra in contatto con il vetro tende a raffreddarsi, diventare più pesante e scendere. Questo può generare correnti d’aria fredda che scivolano lungo la parete e arrivano fino al pavimento.

Quindi posizionare il termosifone proprio sotto la finestra permette di intercettare e riscaldare subito questa aria fredda, contrastando il fenomeno e impedendo che si diffonda nella stanza.

Sapevate che…

a cura di Alessia Milano