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TERMOLOGIA La 2° B presenta Anno scolastico 2004-05 Scuola media A. Manzoni.

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Presentazione sul tema: "TERMOLOGIA La 2° B presenta Anno scolastico 2004-05 Scuola media A. Manzoni."— Transcript della presentazione:

1 TERMOLOGIA La 2° B presenta Anno scolastico Scuola media A. Manzoni

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3 LA TERMOLOGIA La termologia studia il calore per dare una spiegazione razionale ai fenomeni legati alle manifestazioni del calore, alla sua generazione, alla sua propagazione e ai suoi effetti.

4 LA TERMOLOGIA Il calore è una forma di energia originata dallagitazione delle molecole che compongono la materia. Come ogni forma di energia il calore si può trasformare in altre forme. Ad esempio il vapore ottenuto riscaldando dellacqua può generare energia di movimento o energia cinetica. Pentola di Papin: lenergia calorica muove le pale.

5 FONTI DI CALORE Le fonti di calore che noi tutti conosciamo e troviamo in natura sono il fuoco e il sole.fuoco sole Il calore giunge a noi tramite radiazioni elettromagnetiche comunemente chiamate raggi infrarossi che vengono emesse da ogni corpo caldo.

6 TRASMISSIONE DI CALORE Il calore si trasmette sempre da un corpo più caldo ad uno più freddo. Tutti i corpi trasmettono calore per irraggiamento.irraggiamento. Nei liquidi e negli aeriformi si trasmette per convezione. convezione. Nei solidi (se a contatto) si trasmette per conduzione. conduzione.

7 E per questo che luomo crea uno strumento: il termometro e inventa una grandezza, la temperatura che serve per rendere oggettiva la sensazione di caldo e di freddo.il termometro COME MISURARE IL CALORE

8 AGITAZIONE TERMICA Le molecole che compongono la materia sono in continuo movimento. Nei solidi le particelle sono abbastanza fisse, nei liquidi la libertà di movimento aumenta e nei gas raggiunge il suo valore massimo. All interno di due corpi a temperatura diversa, lagitazione termica è maggiore nel corpo più caldo. Per aumentare lagitazione termica di un corpo basta riscaldarlo su una fonte di calore. Le particelle si muovono

9 IL SOLE Il sole è una stella di media grandezza che ha la temperatura di 5800°K. Lenergia sprigionata dal Sole proviene dalla trasformazione nucleare dellidrogeno in elio che avviene nel suo nucleo a una temperatura di 10 6 °K. Questa immagine rappresenta la conformazione del Sole e il nucleo in cui avviene la trasformazione

10 IL SOLE Le onde generate dalla trasformazione, viaggiano nello spazio e raggiungono i pianeti sotto forma di onde elettromagnetiche e, in particolare, di raggi infrarossi.onde elettromagnetiche raggi infrarossi. In questa figura possiamo vedere le esplosioni e gli archi solari

11 Luomo sa distinguere il freddo dal caldo, ma non in modo oggettivo. Per dimostrarlo, prendiamo tre contenitori e li riempiamo dacqua a diversa temperatura, una calda, una tiepida ed una fredda. Immergiamo le nostre due mani nelle bacinelle dellacqua fredda e calda. Dopo che le mani si saranno abituate, immergiamole simultaneamente nella bacinella dacqua tiepida. Sentiremo che la mano lasciata nella bacinella fredda sentirà lacqua calda, mentre quella immersa nella ciotola calda sentirà lacqua fredda. COME MISURARE IL CALORE

12 IL FUOCO Che cos'è esattamente il fuoco? Il fuoco è una reazione chimica - detta combustione - che corrisponde all'ossidazione del carbonio o dei suoi composti a opera dell'ossigeno contenuto nell'aria. La fiamma è la manifestazione visiva della porzione di spazio dove questo avviene. Come tutti i corpi caldi, il fuoco emette radiazioni elettromagnetiche e, in particolare, raggi infrarossi.radiazioni elettromagnetiche raggi infrarossi

13 LA CALORIA La quantità di calore si può misurare con il joule (j) o con la caloria (cal) che corrisponde a 4,18 j. Una caloria è la quantità di calore necessaria a far alzare di 1°C un grammo dacqua. È usata molto anche la chilo caloria (kcal) che equivale a calorie. Gocce dacqua di 1 cal e 1 kcal

14 CAMBIAMENTI DI STATO Le sostanze cambiano stato fisico a seconda se si somministra o si toglie del calore. Se una sostanza assorbe calore le sue particelle si muoveranno. Se un corpo perde calore si verifica il procedimento opposto: il liquido passa a solido attraverso la SOLIDIFICAZIONE SOLIDIFICAZIONE

15 CAMBIAMENTO DI STATO IL vapore invece se passa allo stato liquido compie la condensazione Le molecole dei solidi sono unite ma a un certo punto esse non riescono a rimanere unite e in posizione fissa e così iniziano a scorrere le une sulle altre in modo disordinato abbiamo così la FUSIONE cioè il passaggio tra lo stato solido a quello liquido

16 CAMBIAMENTO DI STATO Riscaldando i liquidi, le particelle si muoveranno talmente tanto che si staccheranno le une dalle altre, si libereranno nellaria e così avviene LEVAPORAZIONE, il passaggio tra lo stato liquido e lo stato areiforme.

17 CONDUTTORI E ISOLANTI Alcuni corpi trasmettono meglio il calore rispetto ad altri, ad esempio, il metallo trasporta il calore molto meglio del legno. Una sostanza capace di trasmettere efficacemente il calore per conduzione è un conduttore, invece una sostanza che non trasmette efficacemente il calore si chiama isolante.

18 CONDUTTORI E ISOLANTI Il vetro,la gomma,la carta secca,la seta,il cotone,le materie plastiche,il legno asciutto,lebanite..,sono buoni isolanti.I migliori conduttori sono i metalli,in particolare lalluminio,largento,il rame,il carbone,i corpi umidi…

19 LA CONDUZIONE Nei solidi, nei liquidi e nei gas il calore si trasmette per CONDUZIONE, o CONTATTO. Il passaggio di calore si verifica perché lenergia contenuta in un corpo caldo, fa vibrare le molecole di quel corpo con unalta intensità.

20 LA CONDUZIONE Il contatto tra il corpo caldo e quello freddo(che avviene spontaneamente) fa si che lenergia che fa vibrare le molecole del corpo caldo si trasferisca nelle molecole del corpo freddo, facendo vibrare anchesse e producendo così calore in quel corpo. Questo passaggio di energia (che andrà a causare un aumento di calore) da un corpo allaltro è chiamato conduzione.

21 LA CONVEZIONE Nei fluidi (liquidi e gas) il calore si trasmette anche grazie al movimento della materia di cui sono costituiti: questo fenomeno è chiamato CONVEZIONE. La materia calda si muove verso l'alto e quella fredda verso il basso: questi movimenti si chiamano moti convettivi. In questo disegno sono raffigurati i moti convettivi dellaria riscaldata da una sorgente di calore (dal basso)

22 LA CONVEZIONE Osserviamo questo pentolino pieno dacqua posto sul fuoco. I moti convettivi sono causati dal fatto che lacqua riscaldata, diventando più leggera, tende a salire verso la superficie, mentre lacqua più fredda in superficie scende verso il basso, formando un movimento circolare. Il fenomeno terminerà quando tutto il liquido sarà omogeneamente caldo.più leggera In questo disegno sono raffigurati i moti convettivi dellacqua riscaldata da una candela (dal basso)

23 DILATAZIONE TERMICA Un corpo sottoposto ad un aumento della temperatura aumenta di volume, cioè si dilata a causa della agitazione termica.agitazione termica. Questo avviene nei solidi, nei liquidi e negli aeriformi.

24 DILATAZIONE TERMICA Quando la temperatura si abbassa, le molecole rallentano, il volume si riduce e si dice che il corpo si contrae

25 LA DIMINUZIONE DEL PESO SPECIFICO Se un corpo viene riscaldato il suo peso specifico diminuisce. Questo è dovuto al fatto che, aumentando la temperatura, aumenta anche lagitazione delle particelle che compongono il corpo. Ad es. : considerando un centimetro cubo di acqua fredda e uno

26 LA DIMINUZIONE DEL PESO SPECIFICO di acqua calda il centimetro cubo di acqua calda peserà di meno perché le sue particelle si agitano di più, alcune si allontanano. Tutte si distanziano, e quindi in quel centimetro cubo ci saranno meno particelle.

27 EFFETTI DEL CALORE Se riscaldiamo un corpo notiamo alcuni cambiamenti: innanzitutto avviene la dilatazione cioè laumento del volume, successivamente può avvenire un cambiamento di stato. dilatazionecambiamento di stato. Inoltre un corpo riscaldato diventa più leggero perché diminuisce il suo peso specifico.

28 RAGGI INFRAROSSI Raggi infrarossi Radiazione elettromagnetica di lunghezza d'onda compresa tra e m, situata nella regione dello spettro che si estende dalla banda del visibile a quella delle onde radio; si manifesta sotto forma di calore.Radiazione elettromagnetica Onde radio Radiazione Gamma visibile Micro onde Infra Rosso Raggi X

29 I raggi infrarossi vengono usati in molti modi, ad esempio: per controllare il televisore con il telecomando per vedere di notte per studiare fenomeni non visibili per analisi ambientali Si misurano gli infrarossi termici, quelli con lunghezza donda maggiore. RAGGI INFRAROSSI Analisi ambientali con il telerilevamento a raggi infrarossi

30 LEFFETTO SERRA Fenomeno climatico di riscaldamento degli strati inferiori dellatmosfera terrestre, causato dallassorbimento della radiazione infrarossa emessa dalla Terra da parte di alcuni gas. Riveste una importanza fondamentale per gli organismi viventi: limita la dispersione del calore e determina il mantenimento di una temperatura costante del pianeta.

31 Tuttavia, limmissione in atmosfera di elevate quantità di anidride carbonica (CO 2 ) e altri gas, dovuta alle attività industriali, ha potenziato leffetto serra naturale e sta determinando un anomalo aumento della temperatura, fenomeno noto come riscaldamento globale. LEFFETTO SERRA

32 Radiazione elettromagnetica E linsieme delle onde che costituiscono lo spettro elettromagnetico. Classificando le radiazioni in base a frequenze decrescenti o a lunghezze d'onda crescenti, troviamo dai raggi gamma alle onde radio. L'ordine di grandezza della lunghezza d'onda varia dal miliardesimo di micrometro al chilometro.

33 IRRAGGIAMENTO Tutti i corpi caldi emettono radiazioni. Queste radiazioni si propagano attraverso altri corpi caldi come aria, acqua o conduttori, ma anche attraverso il vuoto. Il calore del sole arriva alla terra per irraggiamento infatti lo spazio tra Sole e la Terra è praticamente vuoto e quindi il calore solare non può giungere alla Terra né per conduzione né per convezione, perché entrambe richiedono la presenza di materia. conduzioneconvezione L irraggiamento avviene spontaneamente da un qualsiasi corpo caldo verso un altro corpo

34 I PANNELLI SOLARI Il pannello solare è un dispositivo che sfrutta lirraggiamento del sole per scaldare lacqua. Esso cattura le radiazioni solari grazie alla superficie nera, trasmette per conduzione il calore allacqua che scorre allinterno di tubicini che si trovano sotto alla superficie nera.conduzione Lacqua si riscalda in modo omogeneo per convezione:fenomeno che permette il mescolamento continuo tra acqua più calda ed acqua meno calda.convezione

35 LA SCALA CELSIUS La scala centigrada viene anche chiamata scala Celsius, dal cognome del suo inventore A. Celsius, uno scienziato svedese del 18° secolo. Nella scala centigrada il ghiaccio fonde a 0° e lacqua bolle a 100°. Questa distanza tra 0 e 100 gradi è divisa in 100 parti uguali, ognuna di queste chiamata grado centigrado.

36 LA SCALA FAHRENHEIT La scala Fahrenheit prende il nome da un fisico tedesco. La sua unità di misura è il grado Fahrenheit ( °F). In questa scala il ghiaccio fonde a 32 °F e lacqua bolle a 212 °F. Lintervallo tra le due temperature è diviso in 180 parti uguali ognuna corrispondente a 1 °F.

37 SCALA KELVIN Nel sistema internazionale, lunità di misura della temperatura è il kelvin (k), dal cognome dal fisico inglese W. Kelvin; che lo ideò nellOttocento (scala assoluta). Il valore più basso di questa scala si chiama zero assoluto e corrisponde a –273°C.zero assoluto Nella scala assoluta il ghiaccio fonde a 273 K e lacqua bolle a 373 K.

38 SCALE Per misurare la temperatura si usa il termometro. temperatura termometro La temperatura si misura in varie scale, tra cui la scala Centigrada, la scala Fahrenheit e la scala Kelvin.CentigradaFahrenheitKelvin

39 LA TEMPERATURA La Temperatura è la grandezza che misura l'agitazione termica (movimento delle molecole) di un corpo. Se somministriamo la stessa quantità di calore a due differenti quantità di una stessa sostanza, non otteniamo lo stesso aumento di temperatura: quanto più le particelle sono numerose, infatti, tanto minore sarà la frazione di calore che mediamente riceveranno e quindi tanto minore sarà la velocità delle singole molecole.l'agitazione termica

40 LA TEMPERATURA Possiamo quindi dire che laumento della temperatura prodotto in una sostanza dipende dalla sua quantità, cioè dalla sua massa. L'unità di misura della temperatura è il grado. Lo strumento per misurarla è il termometro.termometro

41 TERMOMETRO E TARATURA IL termometro più comune è quello a mercurio: sul tubicino vengono segnate le tacche con i valori della temperatura: questa operazione viene chiamata taratura. Si pone il termometro nel ghiaccio fondente e si segna il livello del mercurio nel tubicino. Si immerge poi il termometro nellacqua bollente e si segna il nuovo livello del mercurio. Si divide poi la distanza tra questi due livelli in parti uguali; ciascuna parte prede il nome di grado.

42 ZERO ASSOLUTO Il valore più basso di questa scala si chiama zero assoluto e corrisponde a -273° C. Secondo i fisici, lo zero assoluto corrisponde alla temperatura più bassa possibile, il limite al disotto del quale non si può scendere perché le molecole sono assolutamente immobili. Nella scala assoluta il ghiaccio fonde a 273 °K e lacqua bolle a 373 °K.


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