Diapositiva 1 - Liceo Mascheroni

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
DA
A
Kelvin
Celsius
Celsius
Kelvin
Kelvin
Fahrenheit
Fahrenheit
Kelvin
FORMULA
T(°C) = T(K) - 273,15
T(K) = T(°C) + 237,15
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
L
Li
Lf
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.
Consideriamo una sbarra metallica lunga
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)
LB
LA
A
B
TA TB
<-
t (°C)
Retta di
interpolazione
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.
3
La cui legge è:
1
2
Vf=Vi(1+α∆T)
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.
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 :
1
3
m
3

m *C
=
°C
= °C
-1
Esiste una relazione fra i due coefficienti α e λ .Se i solidi sono
regolari si può dire che:
α=3λ
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.
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.
E
C =
T
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=
E
T  m
C
 =
m
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
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
convenzione
Per
irraggiamento
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.
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
F
I
N
E