Diapositiva 1 - Graziella FUMAGALLI

È una grandezza fisica FONDAMENTALE, SCALARE
UNITÀ DI MISURA NEL S.I. : K (KELVIN)
È STRETTAMENTE LEGATA ALLA VELOCITÀ DI VIBRAZIONE
DELLE MOLECOLE IN UN CORPO: SE LA TEMPERATURA DI UN
CORPO AUMENTA LE MOLECOLE SI MUOVONO PIÙ
VELOCEMENTE, AL CONTRARIO SE DIMINUISCE LE MOLECOLE
SI MUOVONO PIÙ LENTAMENTE.
LA TEMPERATURA È
QUELLA
GRANDEZZA FISICA
CHE SI MISURA CON
IL TERMOMETRO.
È USATA IN EUROPA.
HA COME RIFERIMENTO I
DUE PUNTI FISSSI DELL’ACQUA:
1. PASSAGGIO STATO
SOLIDO-LIQUIDO: T = 0°C
2. PASSAGGIO STATO
LIQUIDO-VAPORE: T = 100 °C
0
- 273
-273
0
È LA SCALA DEL SISTEMA
INTERNAZIONALE.
HA SOLO VALORI POSITIVI ,QUINDI PARTE
DA 0 K, CHIAMATO ZERO ASSOLUTO.
LO ZERO ASSOLUTO È UN PUNTO LIMITE
IDEALE, CIOÈ NON ESISTE NIENTE
NELL’UNIVERSO A 0 K:
UNA MASSA DI GAS AVREBBE VOLUME
NULLO E LA VELOCITÀ DELLE MOLECOLE
DI UN CORPO SAREBBE NULLA.
K
°C
PASSAGGIO SCALA CELSIUS - SCALA KELVIN
°C
K
T (K) = T ( °C) + 273
K
°C
T(°C) = T (K) – 273
ES. 30 °C = 30 + 273 = 303 K
ES. 60 K = 60 – 273 = - 213 °C
AZOTO LIQUIDO: 77 K = - 196 °C
È UNA GRANDEZZA FISICA DERIVATA, SCALARE
È UNA FORMA DI ENERGIA: IL CALORE È QUELLA GRANDEZZZA FISICA
CHE PRODUCE IN UN CORPO UNA VARIAZIONE DI TEMPERATURA:
• SE Q (CALORE) > 0 ALLORA T1
T2: T2 > T1: DT = (T2 – T1) > 0
VIENE FORNITO CALORE AL CORPO;
• SE Q < 0 ALLORA T1
T2: T2 < T1: DT < 0
IL CORPO CEDE CALORE.
LEGGE FONDAMENTALE DELLA
TERMOLOGIA:
Legame tra calore e variazione di temperatura
Q  m  cs  DT
CALORE
CALORE SPECIFICO
cal / (g °C)
J / ( kg °C)
È LA QUANTITÀ DI CALORE
CHE DEVO FORNIRE A 1 g
(1kg) DI SOSTANZA PER FAR
VARIARE LA TEMPERATURA
DI 1°C (K)
VARIAZIONE DI
TEMPERATURA:
DT = T2 – T1
DURANTE UN PASSAGGIO DI STATO IL CORPO ASSORBE O CEDE CALORE
SENZA VARIARE LA SUA TEMPERATURA: DT = 0
L’ENERGIA CEDUTA/ASSORBITA SOTTO FORMA DI CALORE VIENE UTILIZZATA DAL
CORPO PER CAMBIARE IL PROPRIO STATO FISICO (LA STRUTTURA MOLECOLARE).
Le molecole si allontanano nel passaggio solido-liquido, mentre nel passaggio
liquido-aeriforme si rompono i legami molecolari.
+ Solida
+ Liquida
IL CALORE ASSORBITO/CEDUTO NEL PASSAGGIO DI
STATO SOLIDO-LIQUIDO È DATO DALLA FORMULA:
IL CALORE ASSORBITO/CEDUTO NEL PASSAGGIO
DI STATO LIQUIDO-AERIFORME È DATO DALLA
FORMULA:
Q  mQf
Q  m  Qv
CALORI LATENTI DI
FUSIONE E
VAPORIZZAZIONE
IL CALORE LATENTE È LA QUANTITÀ DI
CALORE CHE OCCORRE FORNIRE A 1 KG
DI SOSTANZA PERCHÉ AVVENGA IL
PASSAGGIO DI STATO
PROBLEMA 1
CALCOLA LA QUANTITÀ DI CALORE NECESSARRIA PER PORTARE 3 kg D’ACQUA
DA 5 °C A 75 °C. IL CALORE SPECIFICO DELL’ACQUA è 1 cal/(g °C).
OCCORRE UTILIZZARE LA LEGGE FONDAMENTALE DELLA TERMOLOGIA. DATO CHE IL
CALORE SPECIFICO è ESPRESSO IN cal/ (g °C), LA MASSA VA TRASFORMATA IN g.
m = 3 kg = 3000 g
Q  m  cs  DT  3000 g 1
cal
 75  5 C  210000 cal  210 kcal
g  C
SE IL FORNELLO A GAS FORNISCE UNA QUANTITÀ DI CALORE PARI A 60 kcal/min,
QUANTO TEMPO IMPIEGO?
t 
Q
Q fornello

210 kcal
 3,5 min
kcal
60
min
PROBLEMA 2
CALCOLA LA MASSA DI MERCURIO CHE ALLA TEMPERATURA DI SOLIDIFICAZIONE
(- 39 °C) CEDE UNA QUANTITÀ DI CALORE PARI A 8, 424 X 103 PER PASSARE DALLO
STATO LIQUIDO ALLO STATO SOLIDO. (QF = 1,17 X 103 J/kg)
Q
8,424 103 J
m

 7,2 kg
Q f 1,170 103 J
kg
PROBLEMA 3
CALCOLA LA QUANTITÀ DI CALORE CHE 5 L DI VAPORE ACQUEO A 130 °C DEVONO
CEDERE PER CONDMSARE COMPLETAMENE. (QV = 539 kcal/kg)
Q1 = CALORE CHE DEVE CEDEREA IL VAPORE ACQUEO PER PASSARE DA 130 °C A 100 °C
(TEMPERATURA D’EBOLLIZIONE)
Q2 = CALORE CHE DEVE CEDERE IL VAPORE ACQUEO PER CONDENSARE COMPLETAMENTE
Q1  5000 g 1
cal
 100  130C  150000 cal  150 kcal
g  C
Q2  5 kg  539
J
 2695 kcal  2695000 cal  2695 kcal
kg
QTOT  Q1  Q2  (150  2695) kcal  2845 kcal
QUANDO DUE CORPI A TEMPERATURE DIVERSE, MESSI A
CONTATTO, RAGGIUNGONO LA STESSA TEMPERATURA, SI DICONO
IN UNO STATO D’ EQUILIBRIO TERMICO.
LA TEMPERATURA RAGGIUNTA SI CHIAMA
TEMPERATURA D’ EQUILIBRIO.
1. SE I CORPI HANNO LA STESSA MASSA E SONO FATTI DELLA STESSA
SOSTANZA, LA TEMPERATURA DI EQUILIBRIO È LA MEDIA ARITMETICA
DELLE TEMPERATURA:
T T
TEQ 
1
2
2
1. SE I CORPI SONO FATTI DELLA STESSA SOSTANZA MA SONO HANNO
MASSA DIVERSA, LA TEMPERATURA DI EQUILIBRIO È LA MEDIA PESATA
DELLE TEMPERATURA :
TEQ
m1  T1  m2  T2

m1  m2
IL CORPO A TEMPERATURA PIÙ ALTA CEDE CALORE E DIMINUISCE LA
SUA TEMPERATUTA. IL CORPO A TEMPERATURA PIÙ BASSA ASSORBE
CALORE E AUMENTA LA SUA TEMPERATURA, FINO A QUANDO
RAGGIUMNGONO LA STESSA TEMPERATURA.
TEMPERATURA
D’EQUILIBRIO
PROBLEMA
SI MESCOLANO DUE BICCHIERI DI ACQUA. IL PRIMO BICCHIERE
CONTIENE 300 g DI ACQUA ALLA TEMPERATURA DI 5 °C. IL
SECONDO BICCHIERE CONTIENE 100 g ALLA TEMPERATURA DI 90
°C. CALCOLA LA TEMPERATURA DI EQUILIBRIO.
TEQ
300 g  5 C  100 g  90 C 10500 g  C


 26,25 C
300 g  100 g
400 g