15.3 Apparecchio per l`equivalente meccanico della

Collezione Liceo Scientifico Aless andro 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) scoprì che il lavoro
x = 29 cm y = 7,5 cm z = 22,5 cm m = 1500 g
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 -M anchester1818 – 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