TEMPERATURA E SENSAZIONE CORPOREA
1) PREMESSA
Immaginiamo di entrare in cucina e di
toccare con la mano diversi oggetti: un coltello, la tovaglia..... Normalmente diciam che il
coltello è più freddo della tovaglia: ma non è
vero. E' esperienza comune, in ogni caso, che
alcuni oggetti presenti nella stessa stanza diano l'impressione di essere più freddi di altri. I
tessuti sono “caldi”, i metalli “freddi”, le plastiche “così così”....
Si usa dire “freddo come l'acciaio” come
se la lama di un coltello fosse più fredda di
ciò che la circonda. I fornai, per esempio, preferiscono lavorare la pasta su una lastra di
marmo perché (dicono) “è più fredda” di un
tavolo di plastica o di un'asse di legno. Si preferisce camminare a piedi nudi sul tappeto
perché il pavimento “è più freddo”.
Dal punto di vista della termologia, TUTTO QUESTO E' FALSO
Vi sono sostanze che al tatto APPAIONO più fredde di altre, anche se LA LORO TEMPERATURA E' PERFETTAMENTE UGUALE. Un termometro indicherebbe lo stesso valore sia
per la tovaglia, sia per il ripiano di granito, sia per il coltello d'acciaio, sia per la plastica.
L'acciaio, il marmo, le piastrelle non sono più freddi dei materiali che si
trovano nella stessa stanza. Danno solo l'impressione di esserlo
2) EQUILIBRIO TERMICO
La Teoria Cinetica interpreta il calore come l'energia cinetica complessiva delle particelle che
compongono un corpo e la temperatura come misura dell'energia cinetica media della particelle.
Tutti gli oggetti che sono rimasti nello stesso locale per un ragionevole intervallo di tempo si troveranno quindi alla stessa temperatura
La temperatura si livella automaticamente in quanto le molecole veloci (“calde”) trasmettono
per contatto ed urto la loro energia a quelle lente (“fredde”), fino a quando tutte le molecole
avranno uguale energia cinetica media (cioè temperatura). Un bicchiere di acqua fredda e una
tazza di caffè bollente, portati in una stanza dove la temperatura dell'aria sia per esempio 20 °C ,
dopo qualche ora avranno entrambi la temperatura di 20°C, uguale per l'aria della stanza e per
tutti gli oggetti che vi si trovano all'interno.
Il calore è energia che si sposta dai corpi a temperatura più alta ai corpi a
temperatura più bassa
La temperatura della pelle umana è poco sotto i 37° C, mentre tutto ciò che si trova in una
stanza è mediamente tra i 18°C e i 28°C. Pertanto, quando si tocca un oggetto il calore scorre
sempre dalla pelle verso l'oggetto stesso e questo SEMBRA fresco o freddo, a seconda della velocità con cui l'oggetto sottrae calore:
Il cervello umano “interpreta” come sensazione di freddo non tanto la
temperatura in sè dell'oggetto quanto la rapidità con cui il calore fluisce
dalla pelle verso l'oggetto stesso
Quanto maggiore è la differenza di temperatura, tanto maggiore è la velocità con cui la pelle
riscalda l'oggetto e tanto maggiore risulta la sensazione di fresco. Tutti gli oggetti non riscaldati
che si trovano da qualche ora nella stanza a contatto con la pelle ci danno una lieve sensazione di
fresco (corrispondente ai circa 10 - 20 °C di differenza), mentre la stessa sensazione non si prova
toccando, per esempio, la mano di un'altra persona.
3) MATERIALI DIVERSI
Riepilogando: perché toccando legno, acciaio, marmo... alla stessa temperatura questi
ci danno sensazioni termiche diverse ?
Semplicemente perché è diversa la loro
CONDUTTIVITÀ TERMICA, cioè la loro capacità di asportare il calore dalla nostra pelle.
Tutti gli oggetti hanno la stessa temperatura, cioè la stessa energia cinetica media delle particelle, energia che è leggermente infe-
riore a quella della nostra pelle. Ma alcuni
sono BUONI CONDUTTORI di calore e
danno maggiore sensazione di fresco, altri
sono PESSIMI CONDUTTORI di calore.
Questi sono chiamati “isolanti termici”.
La piastrella di ceramica, per esempio, è
un conduttore migliore del tappetino da bagno. Pertanto essa sottrae il calore ai piedi circa otto volte più velocemente che il tappeto.
Quindi sembra fredda.
L'efficienza con cui un materiale conduce il calore dipende dalla sua struttura molecolare
Le sostanze composte da molecole grosse,
lente e con una struttura rigida non saranno
in grado di acquistare energia cinetica, cioè
calore, molto facilmente e velocemente. E' il
caso di sostanze come il cotone e i tessuti in
genere, il legno, la gomma, le plastiche.
I peggiori conduttori di calore, e quindi i
migliori isolanti termici, sono i gas. Infatti
hanno le molecole così distanti che a fatica ne
trovano altre con cui scontrarsi. Praticamente
ogni sostanza conduce il calore meglio dell'aria. Ecco perché tutto ciò che si tocca da una
certa impressione di fresco: lo confrontiamo
con l'aria che ci avvolge, a cui siamo abituati.
L'aria è un isolante quasi perfetto. I capelli,
per esempio, sono ottimi isolanti perché
“contengono” e intrappolano molta aria; anche i vestiti di lana e di pelliccia sono isolanti
per lo stesso motivo: anche la neve lo è.
Dall'altra parte i migliori conduttori sono
i metalli. Sono costituiti da un reticolo (“cristallo”) di ioni positivi e di elettroni liberi, capaci di passare da un atomo all'altro e di trasportare l'energia cinetica. Oltre che buoni
conduttori di calore sono, per lo stesso motivo, ottimi conduttori elettrici.
Ponendo convenzionalmente uguale ad UNO la conduttività dell'aria, ecco le conduttività di
alcuni materiali comuni: più si scende nella tabella, più il materiale risulterà “freddo” a parità di
temperatura.
Aria :
Gomma:
Legno:
Acqua:
Vetro:
Ceramica:
Marmo:
1
6
6
24
30 - 40
40
70 - 120
Granito:
Acciaio inox:
Acciaio comune:
Alluminio:
Rame:
Argento:
130
600
3300
9500
16000
17000
