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 mQf 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 130C 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