IL CALORE LA TEMPERATURA E
I PASSAGGI DI STATO
IL CALORE
Se metti a contatto un oggetto meno caldo (acqua) con uno più
caldo (chiodo), dopo un po’ di tempo quello meno caldo tende a
scaldarsi e quello più caldo a raffreddarsi.
Il calore tende a spostarsi da un corpo più caldo ad un
meno caldo.
Il calore è una particolare forma di energia, chiamata energia
termica, la cui principale proprietà è quella di passare da un
corpo materiale più caldo ad un altro corpo materiale meno
caldo.
Il calore è energia in transito
Tutte le particelle elementari costituenti la materia, cioè atomi e
molecole, sono in perenne stato di agitazione, ossia si muovono
in continuazione, anche se noi non ne siamo consapevoli.
Il movimento delle particelle elementari dipende dalla
temperatura: più elevata è la temperatura e maggiore sarà il
movimento delle molecole. Questo fenomeno è chiamato
AGITAZIONE TERMICA
Gli stati di aggregazione della materia
•Stato solido: nella materia allo stato solido le molecole
sono molto vicine tra loro per cui la loro agitazione è
limitata.
•Stato liquido: in questo stato le molecole hanno una
maggiore libertà di movimento, possono infatti scorrere le
une sulle altre e adattarsi alla forma del recipiente dove il
liquido è versato. Nonostante ciò le molecole restano a
contatto, quindi non si possono allontanare più di tanto.
•Stato aeriforme o gassoso: le molecole non sono più
legate tra loro per cui godono di maggiore libertà e
possono muoversi in ogni direzione e con maggior velocità.
•E’ definita energia termica il movimento
incessante delle molecole di una porzione di
materia: maggiore è il loro moto più energia
termica possiede quella porzione di materia.
Il calore quindi è una forma di energia (energia termica)
che si trasferisce da un corpo più caldo ad uno meno caldo.
Il calore può quindi essere misurato ed è perciò una
grandezza fisica.
Il trasferimento termina quando i due corpi raggiungono la
stessa temperatura, cioè uno stato di equilibri termico.
calore e temperatura
Il calore e la temperatura sono la stessa cosa?
Per capirlo usiamo un paragone: versiamo una stessa
quantità di acqua in contenitori di forma diversa. L’acqua
raggiungerà livelli diversi a seconda del contenitore.
Possiamo allora paragonare il calore alla quantità di acqua
contenuta nei contenitori e la temperatura al livelli che
l’acqua a raggiunto nei diversi contenitori.
Temp.
Temp.
Temp.
Temp.
Temp.
Temp.
Temp.
Quale contenitore avrà la “temperatura” più alta?
E quale la maggior quantità di calore?
Avendo versato in tutti i recipienti la stessa quantità di acqua la
quantità di calore nei diversi contenitori è la stessa.
Passaggi di Stato
MODI DI TRASFERIMENTO DEL CALORE
Abbiamo visto come il calore può trasferirsi da un
corpo ad un altro, ma lo può fare in modi diversi.
CONDUZIONE
È la modalità più frequente di trasmissione del
calore, e si verifica quando corpi a temperatura
diversa si toccano.
CONDUTTORI ED ISOLANTI
Ma non tutti i corpo trasmettono il calore nello stesso modo. Esistono
infatti corpi che si scaldano o raffreddano più velocemente mentre
altri lo fanno più lentamente.
Questa proprietà della materia si chiama conducibilità
termica ed indica:
la velocità con cui avviene la trasmissione del calore tra le
molecole di un corpo.
in base alla loro conducibilità i corpi si dividono in
conduttori ed isolanti.
Conducibilità termica
Argento
355
Acqua
0,5
Rame
330
Cemento armato
0,23
Alluminio
200
Legno
0,1-0,2
Ferro
60
Polistirolo
0,036
Acciaio inox
15
Lana
0,035
vetro
1
Aria secca
0,022
CONVEZIONE
Nei liquidi e nei gas il calore si può trasmettere
anche per convezione.
Le particelle che compongono il liquido e che si trovano più vicino ad
una fonte di calore, tendono a salire verso l’alto, lasciando il posto in
basso a particelle non ancora scaldate che poi a loro volta salgono
dando origine a correnti convettive di materia.
Sia nella conduzione che nella convezione il calore si
propaga attraverso agitazione ed urti tra molecole
del corpo, quindi con spostamento di materia.
IRRAGGIAMENTO
In questo caso il calore si trasmette senza spostamento di materia. Un
esempio è quello dei raggi del Sole. Il calore che sentiamo esponendoci
ai raggi del Sole infatti ci arriva direttamente da esso e quindi senza
movimento di materia, dato che in calore deve attraversare una
porzione di Universo che per definizione è privo di materia. Il Sole
irradia anche radiazioni elettromagnetiche infrarosse che si
trasmettono anche nel vuoto.
DILATAZIONE TERMICA
L’aumento di temperatura di un corpo determina un aumento dell’agitazione
delle molecole di un corpo, determinando un loro allontanamento. La
conseguenza è che il corpo, pur mantenendo la stessa massa aumenta il suo
volume.
Esperimento dilatazione termica solidi.vob