temperatura e calore

LA TEMPERATURA E IL CALORE

Fatto da Angela Avella

LA TEMPERATURA

La temperatura è una grandezza scalare che indica lo stato termico di un corpo, ossia lo stato di agitazione delle molecole di cui il corpo stesso è formato.

Lo strumento che ci permette di avere delle indicazioni sulla temperatura è il termometro: esso si basa sulla capacità di alcune sostanze di espandersi con il crescere della temperatura. Ogni termometro deve essere calibrato con precisione: si scelgono, quindi, due temperature di riferimento (punti fissi), una massima e una minima, e si suddivide l’intervallo che intercorre tra le due in parti uguali.

La misura della temperatura dipende dalla scala termometrica utilizzata. Le principali scale termometriche sono tre:

• Scala Celsius o centigrada
• Scala Kelvin (utilizzata nel S.I.)
• Scala Fahrenheit

SCALA CELSIUS

Nella scala Celsius o scala centigrada, proposta dallo svedese Anders Celsius nel 1742, si considera come materiale di riferimento l'acqua e si assegnano i valori 0 °C alla temperatura del ghiaccio fondente alla pressione di 1 atm e si assegna il valore di 100°C alla temperatura di ebollizione dell'acqua, sempre alla pressione di 1 atm. L'intervallo compreso tra questi due riferimenti viene diviso in 100 parti (la divisione in 100 parti conferisce il nome “centigrada” a tale scala).

SCALA KELVIN

Nel Sistema Internazionale, l'unità di misura della temperatura è il kelvin (K), dal nome del fisico inglese Lord Kelvin che l'ha proposta nel 1847. Lo zero della scala Kelvin corrisponde a -273,15 °C e si chiama zero assoluto, al di sotto del quale è impossibile scendere. Anche questa è una scala centigrada. La temperatura di fusione del ghiaccio corrisponde a 273,15 K e la temperatura di ebollizione dell'acqua (sempre alla pressione di 1 atmosfera) corrisponde a 373,15 K.

La relazione tra le due scale è: T(K)= t(°C) + 273

SCALA FAHRENHEIT

La scala, proposta nel 1724 dal fisico tedesco Daniel Gabriel Fahrenheit, è tuttora molto diffusa negli Stati Uniti. Anche questa scala ha come estremi la temperatura di fusione del ghiaccio e la temperatura di ebollizione dell'acqua, a cui sono assegnati rispettivamente i valori di 32°F e 212°F. La distanza fra gli estremi è divisa in 180 parti; di conseguenza, il grado Fahrenheit non coincide con il grado Celsius e corrisponde a circa 5/9 di esso.

IL CALORE

Il calore è una forma di energia termica che viene trasferita da un corpo a temperatura maggiore a uno a temperatura minore.

Essendo il calore una forma di energia la sua unità di misura è il Joule nel Sistema Internazionale. Molte volte si usano anche la caloria e la kilocaloria (Kcal). La caloria (cal) è la quantità di calore necessario per innalzare da 14,5 °C a 15,5 °C la temperatura di 1 g di acqua distillata alla pressione di 1 atm.

1 cal = 4,186 J 1 kcal= 1000 cal

IL CALORE SPECIFICO

Il calore specifico di una sostanza esprime la quantità di calore che è necessario fornire a 1 kg di quella sostanza per aumentare di 1 k la sua temperatura.

Lo strumento per misurare le quantità di calore cedute o assorbite da un corpo è il calorimetro. Esso è un cilindro costituito da pareti isolanti (per evitare dipersioni di calore) in cui viene messa dell'acqua. Nel dispositivo è presente un agitatore per mescolare il liquido e un termometro per registare le variazioni di temperatura.

PROPAGAZIONE DEL CALORE

I processi di propagazione del calore sono:

• conduzione
• convezione
• irraggiamento

La conduzione è un processo di propagazione del calore in una sostanza senza spostamento di materia. La convezione è un fenomeno di propagazione del calore che avviene nei fluidi con spostamento di materia. L'irraggiamento è un fenomeno di trasmissione del calore per mezzo delle onde elettromagnetiche, che si propagano anche nel vuoto.