Introduzione alla termodinamica

UN PO’ DI
STORIA DI CALORE E TEMPERATURA
IL CALORE COME SOSTANZA
IL CALORE COME SOSTANZA
IV sec. a.C.: per Aristotele “il fuoco è la cosa più calda, giacché anche per le
altre esso è la causa del calore” (Metafisica)
IL CALORE COME SOSTANZA
IV sec. a.C.: per Aristotele “il fuoco è la cosa più calda, giacché anche per le
altre esso è la causa del calore” (Metafisica)
XVII sec.: i tedeschi J. J. Becher e G. E. Stahl elaborano la teoria del flogisto,
sostanza contenuta nei combustibili e liberata nella combustione, materia del
fuoco
IL CALORE COME SOSTANZA
IV sec. a.C.: per Aristotele “il fuoco è la cosa più calda, giacché anche per le
altre esso è la causa del calore” (Metafisica)
XVII sec.: i tedeschi J. J. Becher e G. E. Stahl elaborano la teoria del flogisto,
sostanza contenuta nei combustibili e liberata nella combustione, materia del
fuoco
XVIII sec.: lo scozzese J. Black e il francese A. Lavoisier elaborano la teoria del
calorico, fluido invisibile e senza peso contenuto in maggiore quantità nei
corpi più caldi
IL CALORE COME SOSTANZA
IV sec. a.C.: per Aristotele “il fuoco è la cosa più calda, giacché anche per le
altre esso è la causa del calore” (Metafisica)
XVII sec.: i tedeschi J. J. Becher e G. E. Stahl elaborano la teoria del flogisto,
sostanza contenuta nei combustibili e liberata nella combustione, materia del
fuoco
XVIII sec.: lo scozzese J. Black e il francese A. Lavoisier elaborano la teoria del
calorico, fluido invisibile e senza peso contenuto in maggiore quantità nei
corpi più caldi
•
Black: legge dell’equilibrio termico, concetti di calore specifico e di calore
latente, differenza fra calore e temperatura (1750-1760)
IL CALORE COME SOSTANZA
IV sec. a.C.: per Aristotele “il fuoco è la cosa più calda, giacché anche per le
altre esso è la causa del calore” (Metafisica)
XVII sec.: i tedeschi J. J. Becher e G. E. Stahl elaborano la teoria del flogisto,
sostanza contenuta nei combustibili e liberata nella combustione, materia del
fuoco
XVIII sec.: lo scozzese J. Black e il francese A. Lavoisier elaborano la teoria del
calorico, fluido invisibile e senza peso contenuto in maggiore quantità nei
corpi più caldi
•
Black: legge dell’equilibrio termico, concetti di calore specifico e di calore
latente, differenza fra calore e temperatura (1750-1760)
•
Lavoisier: legge di conservazione della massa (1774)
IL CALORE COME MOTO
IL CALORE COME MOTO
1687: Newton pubblica i Principia (leggi di dinamica e gravitazione)
IL CALORE COME MOTO
1687: Newton pubblica i Principia (leggi di dinamica e gravitazione)
1812: Pierre-Simon Laplace pubblica la Teoria analitica delle
probabilità: meccanicismo, tutti i fenomeni possono essere
spiegati in termini di moto
IL CALORE COME MOTO
1687: Newton pubblica i Principia (leggi di dinamica e gravitazione)
“Noi dobbiamo considerare lo stato presente dell’universo come
1812:
Pierre-Simon
pubblicae come
la Teoria
analitica
delle
l’effetto
di un datoLaplace
stato anteriore
le causa
di ciò
che sarà
probabilità:
meccanicismo,
tutti
i fenomeni
possono
essere
in avvenire.
Una intelligenza
che,
in un dato istante,
conoscesse
spiegati
tutte le
in forze
termini
che di
animano
moto la natura e la rispettiva posizione degli
esseri che la costituiscono, e che fosse abbastanza vasta per
sottoporre tutti i dati alla sua analisi, abbraccerebbe in un’unica
formula i movimenti dei più grandi corpi dell’universo come quello
dell’atomo più sottile; per una tale intelligenza tutto sarebbe
chiaro e certo e così l’avvenire come il passato le sarebbero
presenti”
IL CALORE COME MOTO
1687: Newton pubblica i Principia (leggi di dinamica e gravitazione)
1812: Pierre-Simon Laplace pubblica la Teoria analitica delle
probabilità: meccanicismo, tutti i fenomeni possono essere
spiegati in termini di moto
IL CALORE COME MOTO
1687: Newton pubblica i Principia (leggi di dinamica e gravitazione)
1812: Pierre-Simon Laplace pubblica la Teoria analitica delle
probabilità: meccanicismo, tutti i fenomeni possono essere
spiegati in termini di moto
1798: B. Thompson, americano esperto di arte militare, nota che
è possibile ottenere infinito calore con l’attrito per sfregamento
IL CALORE COME MOTO
1687: Newton pubblica i Principia (leggi di dinamica e gravitazione)
1812: Pierre-Simon Laplace pubblica la Teoria analitica delle
probabilità: meccanicismo, tutti i fenomeni possono essere
spiegati in termini di moto
1798: B. Thompson, americano esperto di arte militare, nota che
è possibile ottenere infinito calore con l’attrito per sfregamento
1850: J. P. Joule, americano, misura l’equivalente meccanico della
caloria con il mulinello: il calore è una forma di energia
IL CALORE COME MOTO
1687: Newton pubblica i Principia (leggi di dinamica e gravitazione)
1812: Pierre-Simon Laplace pubblica la Teoria analitica delle
probabilità: meccanicismo, tutti i fenomeni possono essere
spiegati in termini di moto
1798: B. Thompson, americano esperto di arte militare, nota che
è possibile ottenere infinito calore con l’attrito per sfregamento
1850: J. P. Joule, americano, misura l’equivalente meccanico della
caloria con il mulinello: il calore è una forma di energia
VERSO LA TEORIA ATOMICA
VERSO LA TEORIA ATOMICA
V sec. a.C.: Leucippo e Democrito
affermano che i corpi sono formati da
atomi (indivisibili)
VERSO LA TEORIA ATOMICA
V sec. a.C.: Leucippo e Democrito
affermano che i corpi sono formati da
atomi (indivisibili)
Inizio XVIII sec.: J. Dalton, inglese,
propone una teoria atomica per
spiegare le leggi delle proporzioni
definite (Proust, 1799) e multiple
(Dalton, 1808)
VERSO LA TEORIA ATOMICA
V sec. a.C.: Leucippo e Democrito
affermano che i corpi sono formati da
atomi (indivisibili)
Inizio XVIII sec.: J. Dalton, inglese,
propone una teoria atomica per
spiegare le leggi delle proporzioni
definite (Proust, 1799) e multiple
(Dalton, 1808)
1827: R. Brown, scozzese, osserva al
microscopio il moto disordinato di
polline in acqua (moto browniano)
VERSO LA TEORIA ATOMICA
V sec. a.C.: Leucippo e Democrito
affermano che i corpi sono formati da
atomi (indivisibili)
Inizio XVIII sec.: J. Dalton, inglese,
propone una teoria atomica per
spiegare le leggi delle proporzioni
definite (Proust, 1799) e multiple
(Dalton, 1808)
1827: R. Brown, scozzese, osserva al
microscopio il moto disordinato di
polline in acqua (moto browniano)
1905: A. Einstein, svizzero, spiega il moto
browniano e vince il Nobel nel 1921
MICROSCOPICO E MACROSCOPICO
SONO MONDI CONNESSI
MICROSCOPICO E MACROSCOPICO
SONO MONDI CONNESSI
1857: R. Clausius, tedesco, applica le leggi
della meccanica ai gas (teoria cinetica) e così
facendo:
MICROSCOPICO E MACROSCOPICO
SONO MONDI CONNESSI
1857: R. Clausius, tedesco, applica le leggi
della meccanica ai gas (teoria cinetica) e così
facendo:
spiega le leggi sul comportamento dei gas
scoperte nei secc. XVI-XVIII
MICROSCOPICO E MACROSCOPICO
SONO MONDI CONNESSI
1857: R. Clausius, tedesco, applica le leggi
della meccanica ai gas (teoria cinetica) e così
facendo:
spiega le leggi sul comportamento dei gas
scoperte nei secc. XVI-XVIII
interpreta la temperatura come misura
dell’energia cinetica media delle particelle
del gas
MICROSCOPICO E MACROSCOPICO
SONO MONDI CONNESSI
1857: R. Clausius, tedesco, applica le leggi
della meccanica ai gas (teoria cinetica) e così
facendo:
spiega le leggi sul comportamento dei gas
scoperte nei secc. XVI-XVIII
interpreta la temperatura come misura
dell’energia cinetica media delle particelle
del gas
•
prima interpretazione di un parametro
macroscopico in termini microscopici
MICROSCOPICO E MACROSCOPICO
SONO MONDI CONNESSI
1857: R. Clausius, tedesco, applica le leggi
della meccanica ai gas (teoria cinetica) e così
facendo:
spiega le leggi sul comportamento dei gas
scoperte nei secc. XVI-XVIII
interpreta la temperatura come misura
dell’energia cinetica media delle particelle
del gas
•
prima interpretazione di un parametro
macroscopico in termini microscopici
•
ruolo della probabilità
PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA
PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA
PRIMO PRINCIPIO: il principio di conservazione dell’energia
meccanica viene esteso ai fenomeni che coinvolgono il calore
PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA
PRIMO PRINCIPIO: il principio di conservazione dell’energia
meccanica viene esteso ai fenomeni che coinvolgono il calore
SECONDO PRINCIPIO: non tutti i fenomeni permessi dal primo
principio avvengono, perché alcuni sono molto improbabili
PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA
PRIMO PRINCIPIO: il principio di conservazione dell’energia
meccanica viene esteso ai fenomeni che coinvolgono il calore
SECONDO PRINCIPIO: non tutti i fenomeni permessi dal primo
principio avvengono, perché alcuni sono molto improbabili
un’auto che frena si scalda (se diminuisce l’energia meccanica,
viene prodotto calore)
PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA
PRIMO PRINCIPIO: il principio di conservazione dell’energia
meccanica viene esteso ai fenomeni che coinvolgono il calore
SECONDO PRINCIPIO: non tutti i fenomeni permessi dal primo
principio avvengono, perché alcuni sono molto improbabili
un’auto che frena si scalda (se diminuisce l’energia meccanica,
viene prodotto calore)
…al contrario, un’auto che si raffredda difficilmente si mette in
moto da sola (se viene sottratto calore, non aumenta l’energia
meccanica!)
…DA SAPERE:
Energia
Calore
Joule e calorie
Temperatura
Calore specifico e legge della calorimetria (Q = cmΔt)
Lavoro e potenza
Si consiglia il ri-studio dei cap. 4.2-4.5 e di pag. 338