Collezione Liceo Scientifico Alessandro Serpieri Rimini
15.3
Apparecchio per l’equivalente meccanico della caloria
Descrizione
Un rocchetto, solidamente calettato
ad una morsa da tavolo, muove un
cilindro coassiale in legno con
all’interno una cavità tronco-conica
in grado di alloggiare perfettamente
una caldaia in rame della stessa
forma. Una apposita manovella
permette di avvolgere una corda sul
rocchetto. Applicando un peso alla
corda avvolta si può generare la
rotazione del sistema. Non firmato,
databile attorno al 1930.
Cenni storici
Nel 1800 Il chimico e fisico
americano
Conte
Benjamin
Thompson Rumford (1753 – 1814)
x = 29 cm y = 7,5 cm z = 22,5 cm m = 1500 g
g
scoprì che il lavoro prodotto dallo
sfregamento produce energia interna.
L’equivalente meccanico della caloria ( 4,18 J/cal) fu determinato con rigore dal 1842 al 1860 dal
fisico sperimentale inglese James Prescott Joule (Salford -Manchester1818 – Sale-Londra 1889).
La prima formulazione del principio di equivalenza fra lavoro meccanico e calore è attribuita al
medico e fisico tedesco Julius Mayer (Heilborn 1814- 1878) e risale al 1842.
Funzionamento
Il calore prodotto per attrito dallo sfregamento fra legno e rame genera un aumento di temperatura
rilevabile col metodo del “termometro a gas” cioè utilizzando un manometro ad aria libera.
Uso
Facendo cadere un peso collegato alla fune da un’altezza nota, è possibile calcolare l’energia
meccanica ceduta al sistema. L’attrito generato dalla rotazione del cilindro di legno a contatto con la
caldaia, genera un aumento di pressione rilevabile con un manometro ad aria libera collegato al
beccuccio di cui è munita la caldaia. La differenza di pressione dà una misura dell’aumento della
temperatura e, conoscendo preventivamente la capacità termica della caldaia, si può avere un
ordine dei grandezza del calore prodotto da confrontarsi con l’energia meccanica spesa. Più che per
una misura quantitativa, l’apparecchio è utile per mostrare che l’attrito genera calore e che la
quantità di calore prodotto è proporzionale all’energia meccanica spesa sul sistema.
Carlo M. Fabbri 2004
