Temperature di processo
Molte relazioni fondamentali della termodinamica includono la temperatura come variabile centrale. Essa determina la densità, la pressione, la velocità di reazione, il flusso di calore e lo stato fisico.
Un semplice esempio è la legge dei gas ideali:
p ⋅V = n ⋅ R ⋅ T
Dove p è la pressione, V il volume, n la quantità di sostanza, R la costante universale dei gas e T la temperatura assoluta. L'equazione mostra che pressione, volume e temperatura sono direttamente collegati tra loro.
Per i processi di trasferimento di calore, la differenza di temperatura è la forza motrice:
Q˙ = U·A·(T1-T2)
Dove Q˙ è il flusso termico, U il coefficiente di trasferimento termico totale, A l'area di trasferimento termico e T1 e T2 le temperature dei sistemi coinvolti.
Anche le trasformazioni chimiche e fisiche dipendono fortemente dalla temperatura. La velocità di reazione può essere spesso descritta con l'equazione di Arrhenius:
K = A · exp(- EA/(R · T))
Dove k è la costante di velocità di reazione, A un fattore pre-esponenziale, EA l'energia di attivazione, R la costante dei gas e T la temperatura assoluta. Anche piccole variazioni di temperatura possono avere qui grandi effetti. Nelle transizioni di fase, la temperatura di processo gioca un ruolo centrale. Nell'evaporazione vale:
Q˙= m˙ · Δhv
Dove m˙ è la portata massica della sostanza che evapora e Δhv l'entalpia specifica di evaporazione. Il trasferimento di calore avviene al confine di fase ed è dipendente dalla temperatura.
Oltre al valore assoluto della temperatura di processo, sono determinanti la sua precisione e la sua dinamica. Una misurazione imprecisa della temperatura può portare a decisioni di processo errate. Una misurazione troppo lenta può rendere instabili o ritardare i circuiti di regolazione.