I L C ALORE LA T EMPERATURA E I PASSAGGI DI STATO

I L C ALORE 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

Stato solido: nella materia allo stato solido le molecole sono molto vicine tra loro per cui la loro agitazione è limitata. Gli stati di aggregazione della materia

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.

Quale contenitore avrà la “temperatura” più alta? E quale la maggior quantità di calore? Temp. Avendo versato in tutti i recipienti la stessa quantità di acqua la quantità di calore nei diversi contenitori è la stessa.

M ODI 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.

C ONDUTTORI 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 Argento355Acqua0,5 Rame330Cemento armato0,23 Alluminio200Legno0,1-0,2 Ferro60Polistirolo0,036 Acciaio inox15Lana0,035 vetro1Aria secca0,022

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.