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Calore e temperatura
Irene Falasconi
Created on March 4, 2025
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Transcript
LA TEMPERATURA E IL CALORE
Lezioni in anteprima
Lezione 1
LA TEMPERATURA
La temperatura e l’agitazione delle particelle
La temperatura è la grandezza che misura il GRADO DI AGITAZIONE TERMICA delle particelle di un corpo, ossia il movimento continuo e disordinato delle particelle che compongono un corpo.
In un corpo caldo le particelle si muovono velocemente; se la temperatura diminuisce le particelle rallentano fino a immobilizzarsi.
Calore o temperatura?
Il calore è una forma di energia
Il calore è responsabile dell’aumento all’agitazione termica delle particelle di un corpo. È una forma di energia, detta ENERGIA TERMICA.
Aumento dell’agitazione termica delle particelle del corpo
Aumento della temperatura del corpo
Calore
Il calore si trasferisce spontaneamente da un corpo a temperatura più alta a uno a temperatura più bassa fino a quando si raggiunge l’EQUILIBRIO TERMICO.
Relazioni tra temperatura e calore
Temperatura e calore non sono la stessa cosa:
- TEMPERATURA = grado/livello di agitazione termica delle particelle di un corpo
- CALORE = forma di energia
Nel contenitore con minor quantità di acqua la temperatura raggiunta è maggiore perché il calore fornito si è distribuito in un numero minore di molecole e queste hanno acquisito maggiore agitazione.
Nel contenitore con maggior quantità di acqua la temperatura raggiunta è minore.
Sorgenti di calore
Sorgenti di calore
Attive Non attive
Forniscono energia e si raffreddano piano piano
Forniscono energia e NON si raffreddano
La misura della temperatura
Per misurare la temperatura T di un corpo si utilizza il TERMOMETRO.
Strumento basato sul fatto che una sostanza, quando viene riscaldata, si dilata, cioè aumenta il proprio volume.
Componenti del termometro clinico:
- capillare: tubo di vetro molto sottile racchiuso in un altro tubo di vetro privo d’aria;
- bulbo: estremità inferiore del capillare piena di liquido (alcol colorato o galinstan);
- scala di riferimento graduata: indica la temperatura del corpo.
Quando il bulbo entra in contatto con un corpo con temperatura maggiore rispetto a quella dello strumento il liquido riceve calore, si dilata e sale lungo il capillare.
Le scale termometriche
SCALA TERMOMETRICA= scala di riferimento che permette di leggere il valore della temperatura. L’operazione che permette di determinare una scala è chiamata taratura e si basa su due valori di riferimento:
- la temperatura del ghiaccio fondente
- la temperatura dell’acqua bollente
- scala Celsius (grado centigrado °C)
- scala Fahrenheit (grado Fahrenheit °F)
- scala Kelvin (grado Kelvin °K)
Temperatura più bassa possibile in cui le molecole di un corpo sono perfettamente immobili e prive di energia
Lezione 2
IL CALORE
La misura del calore
Nel SI il calore (essendo una forma di energia) è misurato in joule (J) ma nella pratica comune si utilizza la caloria (cal).
La caloria è la quantità di calore necessaria per aumentare di un grado centigrado, da 14,5 °C a 15,5 °C, la temperatura di un grammo di acqua distillata
La kilocaloria (kcal) è un multiplo della caloria; è equivalente a 1000 cal.
Il calore specifico
Le varie sostanze si scaldano in modo diverso. La quantità di calore che un corpo assorbe dipende da una proprietà specifica di ciascuna sostanza, il CALORE SPECIFICO.
Il calore specifico di una sostanza è la quantità di calore necessaria per aumentare di 1°C la temperatura di un grammo di quella sostanza. Il calore specifico si misura in cal/g per °C.
Il calore specifico dell’acqua è 1 cal/g °C, un valore più elevato rispetto a quello delle altre sostanze. Questo significa che, rispetto alle altre sostanze, l’acqua si scalda lentamente e si raffredda lentamente a parità di calore ricevuto.
La capacità termica
La capacità di assorbire (o cedere) calore dipende:
- dalla sostanza di cui è composto un oggetto;
- dalla quantità di materia di cui è costituito l’oggetto (la sua massa).
La capacità termica è la quantità di calore necessaria per innalzare di 1 °C la temperatura di un corpo che ha una certa massa.
Lo strumento che misura la quantità di calore ceduta o assorbita da un corpo è il CALORIMETRO.
Lezione 3
LA PROPAGAZIONE DEL CALORE
Il calore si propaga
Il calore si trasferisce spontaneamente dal corpo più caldo al corpo più freddo.
Il corpo più caldo cede calore e si raffredda; il corpo meno caldo acquista calore e si riscalda.
Due corpi con temperature diverse entrano in contatto.
Il passaggio di calore continua finché i due corpi non raggiungono l’EQUILIBRIO TERMICO
La trasmissione di calore si chiama PROPAGAZIONE e avviene in modo diverso a seconda dello stato di aggregazione della materia del corpo e delle sostanze di cui il corpo è costituito.
La propagazione del calore nei solidi
Nei solidi il calore si propaga per CONDUZIONE, ossia per contatto diretto delle molecole.
Il solido viene posto a contatto con una sorgente di calore.
Le molecole intensificano il loro moto di agitazione termica e si muovono più velocemente.
Le molecole cedono parte della loro energia alle molecole vicine, che sono a temperatura minore.
Gli urti tra le molecole permettono il passaggio dell’energia: il calore passa dalle zone del corpo più calde a quelle vicine più fredde senza spostamento di materia ma tramite vibrazioni.
La capacità di un corpo di trasmettere calore si chiama conducibilità termica:
- BUONI CONDUTTORI: sostanze con elevata conducibilità termica in grado di trasmettere il calore rapidamente (metalli);
- CATTIVI CONDUTTORI o ISOLANTI: sostanze con una bassa conducibilità termica che trasmettono poco calore e lo fanno lentamente. (legno, lana, vetro, sughero, plastica, liquidi e gas).
Il legno è un buon isolante e impedisce che ci scottiamo
Il metallo della pentola è un buon conduttore e permette di cuocere rapidamente i cibi
La propagazione del calore nei liquidi e negli aeriformi
Nei fluidi il calore si propaga per CONVEZIONE mediante spostamento di materia:
Il fluido caldo diventa meno denso e più leggero e tende a salire verso l’alto.
Le sue molecole si allontanano.
Il fluido si scalda.
Il fluido diventa più denso e pesante e tende a scendere verso il basso.
Le sue molecole si avvicinano.
Il fluido si raffredda.
Gli spostamenti di materia così creati sono detti CORRENTI CONVETTIVE:
- correnti ascendenti quando salgono verso l’alto;
- correnti discendenti quando scendono verso il basso.
La propagazione del calore nel vuoto
Nel vuoto il calore non si può trasmettere né per conduzione né per convezione perché entrambe le modalità sono possibili solo in presenza di materia.
La trasmissione di calore avviene per mezzo della radiazione infrarossa.
Questa modalità di propagazione del calore, senza necessità di contatto o di spostamento di materia, si chiama IRRAGGIAMENTO.
Il calore del Sole arriva sulla Terra per irraggiamento
La dilatazione termica
Aumento dell’agitazione termica delle molecole.
Aumento della distanza tra le molecole.
Propagazione del calore.
Aumento del volume della sostanza.
Questo fenomeno è detto DILATAZIONE TERMICA.
Solidi
superficiale
lineare
cubica
Liquidi
aumento del volume e diminuzione densità (a seconda della sostanza)
Aeriformi
dilatazione elevata per maggiore libertà di movimento
eccezione!!!
temperatura volume
Lezione 4
I CAMBIAMENTI DI STATO DELLA MATERIA
Da uno stato all’altro
Fornendo o sottraendo calore a una sostanza (a pressione costante) cambia il moto di agitazione termica delle sue molecole e la sostanza può subire una trasformazione, un cambio della modalità di aggregazione delle molecole.
Il cambiamento di stato fisico è detto anche PASSAGGIO DI STATO.
Il calore necessario affinché una sostanza completi un passaggio di stato è detto calore latente.
Durante il cambiamento di stato la temperatura resta costante fino a quando tutta la sostanza è trasformata.
I passaggi di stato
I passaggi di stato sono trasformazioni REVERSIBILI.
I passaggi di stato