CALORE Ciresa Patrizia Buttarelli Emanuele Valente Marco Pirotta Chiara

Indice generale: Temperatura Calore Propagazione del calore

Indice temperatura: Introduzione Equilibrio termico Scale termometriche e cenni storici Dilatazione termica

TEMPERATURA La temperatura è una grandezza fisica soggettiva che permette di precisare l’idea di freddo e di caldo.

EQUILIBRIO TERMICO Quando due sistemi sono posti a contatto termico, il calore fluisce dal sistema a temperatura maggiore a quello a temperatura minore, fino al raggiungimento dell‘ equilibrio termico, in cui i due sistemi si trovano alla stessa temperatura. 30 oC 35 oC 35 oC 40 oC

Se un corpo di massa m1, alla temperatura T1, viene messo a contatto con un altro corpo di massa m2, alla temperatura T2 (con T2 >T1), ha luogo un passaggio di calore dal corpo a temperatura più alta m2 a quello a temperatura più bassa m1. Il flusso di calore termina non appena i due corpi hanno raggiunto la stessa temperatura T0, cioè hanno raggiunto l’equilibrio termico.

Se i due corpi, durante lo scambio termico, sono contenuti in un recipiente adiabatico (isolato), non vi sono perdite di calore nell’ambiente esterno, per cui tutto il calore ceduto dal corpo m2 viene assorbito da m1. In questo caso la temperatura T0 di equilibrio risulterà: m1c1(T0-T1) = - m2c2(T0-T2) ↔ dove c1 e c2 sono i calori specifici dei due corpi.

SCALE TERMOMETRICHE punto di congelamento = 0°C SCALA CELSIUS : punto di ebollizione = 100°C Questa scala centigrada è stata introdotta dall'astronomo svedese Anders Celsius

punto di congelamento = 32°F SCALA FAHRENHEIT : punto di ebollizione = 212°F Questa scala prende il nome dal fisico tedesco Gabriel Daniel Fahernheit, che nel 1714, inventò la prima scala per la misurazione della temperatura; costruì ancheil primo termometro a mercurio, che impiegò nella definizione della scala termometrica che porta il suo nome.

punto di congelamento = 273 K SCALA KELVIN : punto di ebollizione = 373 K Questa scala termometrica è stata introdotta da William Thomson Kelvin nel 1848.

FORMULE PER LA CONVERSIONE DA UN’ UNITA’ DI MISURA ALL’ALTRA FORMULA Kelvin Celsius T(°C) = T(K) - 273,15 T(K) = T(°C) + 237,15 Fahrenheit T(°F) = [ T(K) X 1,8] - 459,67 T(K) = [T(°F) + 459,67 ] / 1,8

Indice dilatazione termica : Definizione La dilatazione lineare La dilatazione volumica

Definizione Per dilatazione termica si intende quel fenomeno di variazione delle dimensioni di un corpo in seguito ad una variazione di temperatura. A seconda delle dimensioni a cui la dilatazione è riferita si ha: © Dilatazione Lineare © Dilatazione Volumica Dato che un solido si sviluppa nelle tre dimensioni dello spazio, la variazione di temperatura comporterà una dilatazione di tutte e tre, detta quindi volumica. Se una dimensione (lunghezza) è molto maggiore delle altre due (altezza e larghezza), la dilatazione di queste ultime sono trascurabili e la dilatazione viene in generale detta lineare

La dilatazione lineare Lf Consideriamo una sbarra metallica lunga Li e alla temperatura iniziale Ti = 0°C. Riscaldiamo la sbarra, sino a raggiungere la temperatura Tf, e misuriamo la lunghezza finale Lf. Infine,calcoliamo sia la variazione di temperatura ∆T=Tf – Ti, sia la variazione di lunghezza ∆L=Lf – Li.

La relazione matematica che sintetizza queste informazioni è :   Lf = Li (1 + λ∆ t) Dove: Lf = lunghezza finale Li = la lunghezza iniziale ∆t = variazione di temperatura (t – t0) λ = coefficiente di dilatazione lineare caratteristico di ogni materiale.

Osservazioni: la variazione di lunghezza è direttamente proporzionale alla variazione di temperatura, il loro rapporto infatti è costante L(m) t (°C) TA TB Retta di interpolazione <- LA LB A B

Dimostrazione della legge Prima Dopo 20 minuti 

La dilatazione nei solidi L’aumento della temperatura di un corpo solido generalmente causa una dilatazione di ciascuna della sue dimensioni lineari (dilatazione termica lineare). Quando la temperatura del solido viene innalzata, le particelle molecolare del solido aumentano di ampiezza e di frequenza, provocando una dilatazione del solido nelle tre dimensioni lineari del volume: lunghezza, larghezza e altezza. è direttamente proporzionale alla variazione di temperatura; è direttamente proporzionale al volume iniziale; dipende dalle caratteristiche della sostanza.

Vf=Vi(1+α∆T) La cui legge è: Dove V è il volume riferito a 0°C, ΔT la variazione di temperatura t – to (to=0°C) e α è detto coefficiente di dilatazione cubica, tiene conto delle caratteristiche fisiche della sostanza considerata.

Per quanto riguarda l’unità di misura : Il coefficiente di dilatazione cubica esprime la variazione di volume di un solido di volume unitario (α ) al variare della temperatura di 1° C. Per quanto riguarda l’unità di misura : Esiste una relazione fra i due coefficienti α e λ .Se i solidi sono regolari si può dire che: = 1 °C -1 α = 3 λ indice

Indice calore: Definizione Capacità termica Calore specifico

DEFINIZIONE OPERATIVA Il CALORE è energia in transito: fluisce sempre dai punti a temperatura maggiore a quelli a temperatura minore, finché non si raggiunge l'equilibrio termico.

Dove c è il calore specifico e m la massa del corpo CAPACITA’ TERMICA La capacità termica di una sostanza è uguale al rapporto fra l’energia che la sostanza acquista e l’aumento di temperatura. In particolare è la grandezza fisica che misura l’energia necessaria per aumentare la temperatura di un corpo di 1K o 1°C. C = oppure C = cm Dove c è il calore specifico e m la massa del corpo

CALORE SPECIFICO Si dice calore specifico di una sostanza la quantità di energia che la massa di 1Kg di sostanza deve acquistare per aumentare la sua temperatura di 1K o 1°C. c=  = Il calore specifico dipende dal tipo di trasformazione termodinamica che una sostanza subisce: pertanto si distinguono calore specifico a pressione costante e calore specifico a volume costante. Se si riscalda un gas a pressione costante, lasciando il sistema libero di espandersi, occorre una quantità maggiore di calore per innalzare la temperatura di un grado, poiché una parte dell'energia fornita viene dissipata sotto forma di lavoro nel processo di espansione. Per questo motivo il calore specifico a pressione costante è più grande del calore specifico a volume costante. Indice

Indice propagazione del calore Introduzione Conduzione Convezione Irraggiamento

INTRODUZIONE propagazione Con propagazione del calore si intende quel processo fisico attraverso il quale due corpi, a temperatura differente, si scambiano energia sotto forma di calore. propagazione Per conduzione Per irraggiamento Per convenzione

CONDUZIONE Questo tipo di propagazione avviene principalmente nei solidi. Somministrando calore ad un solido aumenta automaticamente l’energia cinetica delle molecole interessate; queste, muovendosi rapidamente, iniziano a vibrare e ad urtare le molecole adiacenti, trasmettendo loro il calore e l’energia cinetica.

OSSERVAZIONI La propagazione del calore nei solidi, che avviene appunto per conduzione, non prevede uno spostamento di materia ma solo di energia

Anche nei fluidi il calore si può propagare per conduzione Anche nei fluidi il calore si può propagare per conduzione. Come nei solidi, le particelle calde urtano contro quelle più fredde giungendo così all’equilibrio termico. Ma a differenza dei soliti queste particelle, non essendo chiuse entro un reticolo cristallino, sono più libere.

CONVENZIONE Questo tipo di propagazione avviene specialmente nei liquidi. Se si riscalda l’acqua contenuta in un recipiente su un fornello notiamo inizialmente che si riscalda la parte la parte di liquido che si trova a contatto con il recipiente. Questa parte, essendo più leggera, sale verso l’alto mentre la parte più fredda e più pesante tende a scendere verso il basso creando così le CORRENTI CONNETIVE.

Osservazioni La propagazione del calore nei liquidi, che avviene appunto per convenzione, prevede sia uno spostamento di materia sia uno spostamento di energia

IRRAGGIAMENTO Per irraggiamento si intende la propagazione del calore mediante radiazioni emesse da una sorgente; qualunque corpo, a qualsiasi temperatura, è in grado di emettere e di assorbire tale tipo di radiazione. Esempio pratico di questo tipo di propagazione sono i raggi del Sole che riscaldano la Terra

Grazie per l’attenzione FINE