Importanza della temperatura La temperatura è un parametro utile alla descrizione delle proprietà dei materiali, solidi, liquidi o gassosi. La temperatura e l’umidità permettono di descrivere l’ambiente in cui può trovarsi un’opera d’arte e gli effetti indotti su di essa. Le nuove tecnologie disponibili permettono di osservare e studiare il comportamento termico di edifici e opere d’arte in modo non invasivo

La Temperatura La temperatura descrive lo stato di caldo o di freddo di un corpo. La nostra sensibilità è soggettiva. Servono sistemi che abbiano delle proprietà sensibili a T e misurabili. La dilatazione dei solidi e dei liquidi in funzione della temperatura. Tali sistemi sono detti TERMOMETRI

Taratura del termometro Il termometro deve fornire un’informazione numerica dello stato di caldo o freddo: misura. Si utilizza acqua e ghiaccio, si inserisce il termometro nel contenitore e al livello del liquido si marca un segno. Vi si attribuisce il valore 0. Poi si immerge in un contenitore, dove si trova acqua in ebollizione, il liquido si dilata e raggiungerà un livello superiore . Vi si attribuisce il valore 100.

Scale Termometriche Congelamento Ebollizione Divisioni Per motivi storici esistono varie scale termometriche, le prime due, più diffuse, risultano di interesse per chi viaggia o scambia opere d’arte, la terza di interesse fisico: Congelamento Ebollizione Divisioni Scala Celsius 0 o C 100 o C 100 (1742) Scala Fahrenheit 32 o F 212 o F 180 (1724) Scala Kelvin 273.15 K 373.15 K 100 o assoluta (1847)

Conversioni di Temperatura Le altezze del liquido coincidono, il valore attribuito cambia:

Caso turistico-artistico: Per le proprietà fisiche:

Misura del calore Unità di misura del calore kilocaloria (kcal). Quantità di calore necessaria per aumentare di 1 oC, da 14.5 oC a 15.5 oC un kg di acqua. Sistema Britannico British Thermal Unit (Btu) Quantità di calore necessaria per aumentare di 1 oF, da 58.5 oF a 59.5 oF una lb di acqua. 1 Btu = 0. 253 kcal. Equivalente meccanico (energia in Joule). 1 kcal = 1000 cal = 4186 J 1 Btu = 778 lbf ft =1055 J.

Legge zero della termodinamica: Il calore si trasmette da un corpo a T maggiore a quello a T minore, finché i due corpi non raggiungono l’equilibrio Equilibrio Termico. Legge zero della termodinamica: se due sistemi A e B sono in equilibrio con un terzo sistema C, allora A e B sono in equilibrio tra loro. Grazie a questa legge possiamo definire lo stato termico di un sistema mediante la Temperatura e quindi mediante l’utilizzo di termometri.

Calore (Q) Si utilizza una sorgente di calore costante, all’aumentare della quantità di materia da scaldare aumenta in tempo necessario per avere la stessa temperatura finale Con un altro materiale vedremmo che i tempo richiesto sarà diverso (Q diversi) per ottenere lo stesso Dt. Questa proprietà peculiare di ogni materiale è detta calore specifico c Il calore ceduto o assorbito da un corpo di massa m è proporzionale alla variazione di Temperatura alla massa ed al calore specifico

sono alla stessa temperatura.   Calore specifico (c)   Tutte le palline sono alla stessa temperatura. Vengono collocate sulla paraffina e per materiali diversi si avranno penetrazioni diverse del blocco di paraffina nonostante siano alla stessa temperatura. Sostanza kcal/(kg oC) J/(kg oC) Acqua 1,000 4186 Alluminio 0.215 900.0 Ferro 0.108 452.1 Ghiaccio 0.500 2093 Ottone 0.094 393.5 Vapore acqueo 0.481 2013 piombo 0.031 129.8 vetro 0.20 837.2  

Termometri Termometri a liquido: mercurio (da -38.9 oC a 360 oC). Basse T Alcool colorato ( -80 oC) … pentano … Termometri di massima: strozzatura nel bulbo. e minima. Termometri metallici Termometri a resistenza elettrica. Platinum resistor 100 PTR 100 Coppie termoelettrice. TC K, T Termometri ottici rivelatori di infrarosso

Taratura dei termometri T di ebollizione T di fusione T aumenta Calore latente di fusione raffr. solidificazione Calore latente di evaporazione raffr. condensazione  

Taratura di TC in classe Sono stati utilizzati due multimetri (uno economico ed uno professionale) equipaggiati per la misura di Termocoppie di tipo K, abbiamo calibrato quattro termocoppie etichettate A, B, C e D. La seconda e terza colonna sono relative al multimetro economico, la quinta e la sesta sono relative al multimetro professionale. Tester Economico Tester Professionale TC tipo K T fusione Ghiaccio T ebollizioe Acqua T classe T fusione del ghiaccio T Classe A Maurizio 2 100 27 3 24 B 1 99 25 C Clara D Francesca 2/3 22/23 4 20 Taratura del 23 febbraio 2006

Temperatura : materia e movimento La più semplice struttura di un solido può essere rappresentata come in figura. Più alta è la T del solido maggiore è la vibrazione delle molecole. La temperatura di un corpo è indice dell’energia di movimento (cinetica) del corpo stesso. Dobbiamo quindi approfondire alcuni concetti basilari.

Energia e calore Per capire il concetto di energia ci rivolgiamo ai nostri divertimenti. L’energia descrive la capacità di un corpo di compiere lavoro. Energia meccanica: cinetica e potenziale Massima energia Potenziale Massima Energia Cinetica Il punto D può essere raggiunto fornendo ulteriore energia dall’estero (Lavoro). Altrimenti si raggiungerà solo il livello iniziale (linea verde).

Teorema dell’energia cinetica Forza e lavoro d Applico una forza F lungo la direzione del moto, aumenterà la velocità (auto in accelerazione a > 0). d Applico una forza F che si oppone al moto, diminuirà la velocità (auto in accelerazione a < 0). Teorema dell’energia cinetica

Quanto maggiore è il dislivello più veloce sarà la navicella. Fg h Fg h Per cambiare le condizioni del sistema devo fare del lavoro dall’esterno contro la forza di gravità per portare il peso in quota. Lasciando cadere il corpo il lavoro fatto viene restituito sotto forma di energia cinetica, ora è la forza di gravità a fare lavoro.

Energia potenziale Per le forze di tipo conservativo posso definire una funzione che dipenda solo dalla posizione tale che mi dia il lavoro fatto dalla forza. Questa energia è detta energia potenziale. Ovvero potenzialità a compiere lavoro. In Si riscriva il lavoro fatto da forze conservative si ha:

Principio di conservazione dell’energia meccanica Nel caso in cui non agiscano altre forze si ha: L’ Energia Meccanica si conserva.