Gli effetti del calore
Equilibrio
termico
Propagazione
Del calore
Dilatazione
termica
Effetti del calore
conduzione
Trasporto del
calore
convenzione
irraggiamento
Conducibilità termica
Conduttori
termici
Isolanti
termici
Dilatazione termica
• Cosa succede alle molecole di un corpo se si
aumenta di temperatura?
• Aumenta l‘agitazione termica
• Ma qual è il risultato sullo spazio occupato
dagli atomi?
• E come se un atomo occupasse più spazio
• Quali sono le conseguenze?
• Un aumento del suo volume
• Le diverse sostanze, a parità di calore fornito, si
dilatano in modo disuguale
Video
preparazione esperimento dilatazione termica dei gas
La dilatazione termica dei gas
la dilatazione termica dei gas (contrazione)
perché il palloncino si gonfia da solo?
Prevenire i problemi della dilatazione/contrazione termica: Cosa
notate?
Curva da Sole
Propagazione del calore
L’esperimento precedente ha mostrato come il
calore passa dalle sfere (calde) alla cera (fredda)
La cera si è riscaldata ma cosa è successo alle
sfere?
Si sono raffreddate perché?
Cedendo calore l’intensità di energia termica
(temperatura) è diminuita
Il calore passa sempre da un corpo più caldo ad
uno più freddo
Ma cosa succede alla fine? Qual’è il risultato
finale?
Vi siete mai misurati la temperatura?
Raccontate cosa fate?
Raccontate cosa è successo
Cosa è successo al termometro?
Per continuare ci serve una definizione di
equilibrio. Cosa è l’equilibrio?
Ricordiamoci a cosa serve il termometro
Con che cosa era in equilibrio prima il
termometro?
Con che cosa è in equilibrio poi?
Adesso ci serve una definizione di equilibrio di
temperartura. Provate a darla.
Definizione di equilibrio termico
Il calore si propaga sempre passando da
un corpo più caldo ad uno più freddo fino
a che i due corpi non avranno raggiunto la
stessa energia termica; quando questo si
verifica si dice che i due corpi avranno
raggiunto un equilibrio termico
Adesso poniamoci alcune domande:
Cosa succede se tengo in mano un cucchiaio di
acciaio e lo metto nel brodo caldo?
Cosa succede se mi metto davanti ad un
caminetto col fuoco acceso?
Cosa succede se metto una pentola piena
d’acqua con dei chicchi di riso sul fondo sul
fuoco?
Cosa succede se mi espongo al sole?
Cosa hanno in comune i fenomeni descritti e
cosa hanno di diverso?
La conduzione termica
Cosa significa condurre?
Cosa intendiamo dire con la parola
“termica”
La conduzione termica è il trasferimento di
energia termica che si verifica all’interno
dei solidi, liquidi e gas dalle zone di più alta
temperatura verso quelle a più bassa
temperatura
La conduzione del calore
• Cosa succede se metto un filo metallico
a contatto con la fiamma di un fornello?
• Le molecole vicino alla fiamma
assorbono energia e aumentano il loro
movimento
• In seguito trasmettono questo
movimento alle molecole vicine che
aumentano il loro moto di vibrazione
La conduzione di calore è il trasporto di energia
termica da molecola a molecola anche se le
molecole rimangono nella stessa posizione
La convenzione
Nei fluidi (liquidi e gas) le molecole non sono
ferme perciò la conduzione non può verificarsi
Il trasporto di calore avviene in altri modi
Si ha
Osservate
la seguente figura; vi ricorda
convenzione
I moti convettivi tendono
qualcosa
?
quando al trasporto
a distribuire uniformemente il
di calore si associa
Descriviamo
cosa staun
succedendo. calore
in tuttocosi
il corpo
Si forma
una e
movimento
cessano
all’equilibrio
termico
struttura
circolare
materia
Il liquido di
vicino
alla fiamma si
all’interno del liquido
Celle convettive tende a
riscalda, riscaldandosi
che prende il nome di
atmosferica
Celle
nel
salire, arriva
in superficie e si
cellaconvettive
convettiva
mantello
raffredda, dopo di ché tende a
scendere (perché?)
L’irraggiamento
Fra il Sole e la Terra non c’è
materia per cui l’energia che
Quando il calore
riceviamo dal Sole, calore
compreso, nonsipuò
utilizzare senza
uno
propaga
che
dei metodi precedenti
fra
i due corpi siano a contatto si dice
che lacado
trasmissione
del calore avviene
In questo
si parla di irraggiamento,
col termine
per irraggiamento
di irraggiamento
si intende un attraverso
trasferimento di
energia fra due corpi
tramite
l’utilizzo
di l’utilizzo
raggi di radiazioni
elettromagnetiche infrarossi
Le radiazioni che trasportano il calore sono i raggi
infrarossi perciò ci si riferisce ad esse come
radiazioni termiche
Centra qualcosa il colore con il
calore?
Secondo voi è una domanda sensata o no?
Provate a riflettere su precedenti
esperienze in cui avete associato una
sensazione di calore ad un particolare
colore (anche in merito all’esperimento
suggerito nel cap. precedente)
Che cosa possiamo concludere?
Il colore di un oggetto è dovuto alla sua
capacita di riflettere e assorbire particolari
radiazioni elettromagnetiche come
vedremo più avanti nel corso di scienze;
il colore bianco riflette tutte le radiazioni
e si riscalda di meno mentre il nero assorbe
tutte le radiazioni e si riscalda di
più, a parità di tempo di esposizione,
rispetto al bianco
La conducibilità termica
Secondo voi tutte le sostanze conducono il
calore nella stessa maniera?
Nell’esperimento che avete fatto quale
cucchiaio era più caldo e quale più freddo
e perché?
Cosa ne possiamo dedurre?
Consideriamo un apparecchi formato da 3 sbarre:
alluminio, ottone e ferro
A distanze uguali dall’origine attacchiamo con della
plastilina 4 palline su ciascuna sbarra (tre nel caso
del ferro) e nel punto di incrocio forniamo calore
Dopo un certo tempo dall’accensione della fiamma
possiamo vedere che la sbarra di alluminio ha perso 3
delle sue palline, quella di ottone una e quella di ferro
ancora nessuna
Dopo poco tempo cade la seconda pallina dalla sbarra
di ottone
Nell’ultima immagine possiamo
vedere come, nonostante le altre 2
sbarre siano prive di palline quella di
ferro, che ne aveva solo tre, ne
trattiene ancora una
Cosa possiamo concludere?
La capacità che ha ciascuna sostanza
di strasmettere calore è detta
conducibilità termica ed è
caratteristica per ciascuna sostanza
Le sostanze che hanno una elevata
conducibilità termica sono dette
conduttori es. i metalli
Le sostanze che hanno una scarsa
conducibilità termica sono dette
isolanti es. il legno
