La portata massica è la massa di fluido che attraversa una sezione nell’unità di tempo. Si indica con \dot m e nel Sistema Internazionale si misura in \mathrm{kg/s}:
Per un flusso attraverso una sezione A, con densità \rho e velocità media normale \bar v, vale:
Se si introduce la portata volumetrica:
allora:
Continuità
L’equazione di continuità afferma che, in assenza di accumulo e sorgenti, la portata massica si conserva lungo un condotto:
Per liquidi incomprimibili, la densità è praticamente costante e la conservazione della portata massica coincide con quella della portata volumetrica:
Per gas comprimibili, invece, non si può eliminare \rho: un ugello può accelerare il flusso modificando simultaneamente velocità, densità e sezione.
Uso ingegneristico
| Contesto | Perché si usa \displaystyle \dot m |
|---|---|
| turbine e compressori | collega potenza, salto entalpico e rendimento |
| ugelli e propulsione | determina spinta e consumo di propellente |
| scambiatori di calore | entra nei bilanci \displaystyle \dot Q=\dot m c_p\Delta T |
| processi chimici | conserva la massa nei bilanci di materia |
| emodinamica | collega flusso volumetrico e trasporto di massa nel sangue |
La portata massica è spesso più robusta della portata volumetrica quando densità e temperatura cambiano. In un circuito termico o in un flusso di gas, due portate volumetriche uguali possono trasportare masse diverse se le densità sono diverse.
Errori comuni
- Confondere \dot m con m: il punto indica derivata temporale.
- Usare \dot m=\rho Q senza controllare che \rho sia la densità media coerente con la sezione considerata.
- Conservare Q in un gas comprimibile quando è invece \dot m a conservarsi.
- Mescolare unità pratiche, come \mathrm{L/min}, con unità SI senza conversione.
Vedi anche: Equazione di continuità, Portata volumetrica, Flusso stazionario, Densità.