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.

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