Unità di misura (classe II) - Polo di e-learning

Revisione del 4/1/17
ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE “V.E.MARZOTTO” – Valdagno (VI)
Corso di Fisica – prof. Nardon
UNITA’ DI MISURA IN FISICA
Richiami di teoria
Il Sistema Internazionale (S.I.) di unità di misura è composto di un piccolo numero di unità di misura di base
e di tutte quelle che da esse si possono ricavare per le varie grandezze fisiche.
Unità base
Nel primo anno di corso ne incontriamo solo 3:
Grandezza
Unità di misura
Lunghezza
Metro (m)
Intervallo di tempo
Secondo (s)
Massa
Kilogrammo (kg)
Metro la distanza che la luce percorre nel vuoto in un tempo pari a 1/299.792.458 di secondo
Secondo la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione emessa dall'atomo dell'isotopo 133 del
cesio in una transizione energetica specifica
Kilogrammo la massa di un particolare cilindro di altezza e diametro pari a 0,039 m di una lega di platinoiridio depositato presso l'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure a Sèvres, in Francia
Nel secondo anno aggiungiamo anche:
Grandezza
Unità di misura
Temperatura
Kelvin (K)
Mole
mol
Intensità di corrente
Ampere (A)
Kelvin pari a 1/273,16 della temperatura assoluta del punto triplo dell'acqua
Mole una mole di una sostanza contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi contenuti in
12 grammi dell'isotopo 12 del carbonio: tale numero è noto come costante di Avogadro, ed è
pari a 6,02214179× 1023
Ampere pari all'intensità della corrente costante che, percorrendo due conduttori ideali paralleli posti
a 1 m di distanza, produce fra di essi una forza di 2·10-7 newton per ogni metro
1 Unità di misura in Fisica – classe seconda
Grandezze fisiche incontrate nella classe seconda e rispettive unità di misura
Questa tabelle riporta le principali grandezze incontrate, con le unità di misura sia nel Sistema
Internazionale che, quando necessario, quelle esterne che incontrerete nel corso dello studio della Fisica
del biennio.
Argomento: STATICA DEI FLUIDI
Grandezza
Formula
base
Pressione (P)
S
Unità di
misura S.I.
Pa
Unità
Metodo di conversione
alternative
atmosfera 1 atm ≈ 101 300 Pa
(atm )
Bar
mmHg
1 Bar = 105 Pa
760 mmHg = 1 atm = 101 300 Pa
Esempio 1
Trasformare P = 500 mmHg nelle altre possibili unità di misura.
Risposta:
500 mmHg : 760 mmHg = x atm: 1 atm  P = 0,66 atm
500 mmHg : 760 mmHg = x Pa: 101 300 Pa  P = 66 645 Pa = 0,66 Bar
LEGGI PRINCIPALI
Legge
Definizione di
Pressione
Formulazione
Legge di Stevin
P=dgh
Esperienza di
Torricelli
Principio di
Archimede
1 atm = 760 mm Hg
P=
SA = dF * g * VC
P = dC * g * VC
Se SA>P  galleggia
Se SA<P  affonda
Se SA=P  equilibrio
Criteri per le unità di misura
P: Pressione, in Pascal
F: Forza, in Newton
S: Superficie, in m2
P: Pressione, in Pascal
d: Densità, in kg/m3
g: Accelerazione di gravità, in m/s2
h: Profondità, in m
SA: Spinta di Archimede (N)
P: Peso (N)
dF, dC: Densità del fluido e del corpo (Kg/m3)
g: Accelerazione di gravità (m/s2)
VC: Volume del corpo (m3)
2 Unità di misura in Fisica – classe seconda
Argomento: TERMOLOGIA, TERMODINAMICA
Grandezza
Formula
Unità di
base
misura S.I.
Temperatura
K
Calore
Calore specifico
Q=cm
c
J
J
Kg K
Unità
Metodo di conversione
alternative
°C
T = t + 273 t = T - 273
°F
cal
cal
g °C
tF = (tC * 9/5) + 32
1 cal = 4,186 J
1
°
tC = (tF - 32) * 5/9
= 4186
Esempio 1
Ho un temperatura di 300 K: convertire in °C.
Risposta: T = 300 – 273 = 27 °C
Esempio 2
Ho un temperatura di di 68 °F: convertire in °C.
Risposta: t = (68-32)*5/9 = 20 °C
TERMOLOGIA
Legge
Dilatazioni
(lineari,
superficiali,
volumiche)
Formulazione
L = L0 (1 + λ Δt)
S = S0 (1 + 2λ Δt)
V = V0 (1 + 3λ Δt)
Calorimetria:
legge
fondamentale
Q = c m Δt
Temperatura di
equilibrio dei
corpi
Legge di Boyle
Criteri per le unità di misura
L, L0: Lunghezze dell’oggetto (unità a scelta purché uguali)
S, S0: Superifici dell’oggetto (unità a scelta purché uguali)
V, V0: Volumi dell’oggetto (unità a scelta purché uguali)
λ: Coefficiente di dilatazione lineare (in in °C-1 o in K-1)
Δt: variazione di temperature (in °C o in K, è identico, essendo un
Delta)
Q: calore c: Calore specifico m: massa Δt: variazione di
temperatura
ATTENZIONE:
Δt si può dare in °C o in K (è identico, essendo un Delta).
Per le altre unità, verificare quella del calore specifico: da essa
dipendono le altre. Possibilità:
1) c = 1 cal/(g*°C) [calore specifico dell’acqua nel sistema
tecnico]
usare Q in calorie, m in grammi
2) c = 4186 J/(kg*K) [calore specifico dell’acqua nel S.I.]
usare Q in Joule, m in kg
t=
P V = cost.
equivale a
P1:P2 = V2:V1
t, t1, t2: temperatura finale e dei 2 corpi (in °C o in K, come si vuole)
m1, m2: massa dei 2 corpi (unità a scelta)
c1, c2: calori specifici dei 2 corpi (unità a scelta)
P,V: Pressione e Volume del gas
Unità libere purché uguali tra le 2 pressioni e i 2 volumi
3 Unità di misura in Fisica – classe seconda
TERMOLOGIA (continua)
Legge
Leggi di Gay-Lussac
Eq. di stato dei gas
perfetti
Formulazione
P = P0 α Δt
V = V0 α Δt
equivalgono a
P1 : P 2 = T 1 : T2
V1 : V2 = T1 : T2
PV = nRT
Criteri per le unità di misura
P , P0, P1, P2 : Pressione (unità a scelta purché uguali)
V , V0, V1, V2: Volume (unità a scelta purché uguali)
α : coefficiente costante = 1/273 °C-1
Δt: variazione di temperature (in °C o in K, è identico, essendo un
Delta)
P: Pressione (in Pascal)
V: Volume (in m3)
N: Numero di moli (mol)
R: costante = 8,31 J /(mol*K)
T: Temperatura (in Kelvin)
TERMODINAMICA
Legge
Primo principio
Rendimento di una
macchina termica
Rendimento di una
macchina termica
(Carnot)
Rendimento di una
macchina frigorifera
Rendimento di una
macchina frigorifera
di Carnot
Formulazione
ΔU = Q – L
η=
= 1−
η=1−
η=
=
η=
− 1
Criteri per le unità di misura
U: Energia interna del sistema; L: Lavoro scambiato; Q: calore
scambiato (J o cal a piacere, purché tutti nella stessa unità di
misura)
η (rendimento): Quantità adimensionale
L: lavoro eseguito dalla macchina; Qf, Qc: Calore scambiato con
il serbatoio freddo e caldo (J o cal a piacere, purché tutti nella
stessa unità di misura)
η (rendimento): Quantità adimensionale
Tf, Tc: Temperature serbatoio freddo e caldo
(OBBLIGATORIAMENTE in Kelvin)
L: lavoro eseguito dalla macchina; Qf, Qc: Calore scambiato con
il serbatoio freddo e caldo (J o cal a piacere, purché tutti nella
stessa unità di misura)
Tf, Tc: Temperature serbatoio freddo e caldo
(OBBLIGATORIAMENTE in Kelvin)
4 Unità di misura in Fisica – classe seconda