Dotto Formazione a tutto tondo Rapid Training 2018 Corso di Fisica Argomento 9 Temperatura e Calore

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Vito Martini
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3 La temperatura La temperatura di una sostanza è una grandezza fisica scalare che da una misura dello stato di agitazione delle entità molecolari di cui è composta la sostanza. L unità di misura della temperatura nel S.I. è il grado kelvin (K) 3

4 Le scale termometriche T K = T T = 9 T

5 Esercizio 9.1 Fahrenheit 451 è un noto romanzo di Ray Bradbury in cui la classe dirigente al potere aveva deciso di bruciare tutti i libri esistenti, al fine di evitare la diffusione della cultura e quindi lo sviluppo della coscienza critica dei cittadini. 451 è la temperatura di combustione della carta, che in gradi celsius equivale a: A) 133 B) 266 C) 268 D) 233 E) 266 5

6 Esercizio 9.2 A quale temperatura due termometri, uno tarato in, l altro in, misurano lo stesso valore? A) 40 B) 40 C) 20 D) 20 E) nessuna delle risposte precedenti 6

7 Dilatazione termica lineare nei solidi In seguito ad una variazione T di temperatura una sbarra subisce una variazione di lunghezza L: L L 0 = α T L T = L α T L 0 L L T 7

8 Dilatazione superficiale nei solidi In seguito ad una variazione T di temperatura una lastra subisce una variazione di superficie S: S S 0 = β T S S 0 S 0 S T S T = S β T β = 2α 8

9 Dilatazione volumica nei solidi e nei liquidi Tranne l acqua, solidi e liquidi subiscono una variazione di volume V in seguito ad una variazione di temperatura T: V V 0 = γ T V T = V γ T γ = 3α 9

10 Esercizio 9.3 Una lega metallica ha coefficiente di dilatazione termica superficiale β. Il suo coefficiente di dilatazione volumico, in funzione di β, è: A) 3β/2 B) 2β/3 C) 6β D) β/5 E) 5β 10

11 Esercizio 9.4 La variazione relativa di volume si misura in: A) m 2 B) m 3 C) m K 1 D) K E) nessuna delle risposte precedenti 11

12 Il caso anomalo dell acqua Il comportamento anomalo dell acqua: da 0 a 4 il volume di una massa d acqua diminuisce. da 4 in poi aumenta normalmente. 12

13 Esercizio 9.5 Quale fra queste sono conseguenze fisiche del comportamento anomalo dell acqua: 1) il galleggiamento del ghiaccio sull acqua; 2) il senso di refrigerio che si prova nell immergersi in acqua; 3) l infrangersi delle bottiglie di vetro lasciate in freezer; A) tutte e tre B) solo la 2 C) solo la 1 D) solo la 2 e la 3 E) solo la 1 e la 3 13

L esperimento di Joule Con tale esperimento Joule dimostro l equivalenza tra calore e lavoro: 1 cal = 4.

14 L esperimento di Joule Con tale esperimento Joule dimostro l equivalenza tra calore e lavoro: 1 cal = J caloria: è la quantità di calore che 1 g d acqua deve assorbire per innalzare di un grado la sua temperatura 14

Quando due sistemi a temperature diverse sono a contatto, il calore fluisce

15 Il calore e l equilibrio termico Il calore è quella forma di energia scambiata tra corpi a causa della differenza di temperatura tra essi. Quando due sistemi a temperature diverse sono a contatto, il calore fluisce dal sistema più caldo a quello più freddo fino al raggiungimento della temperatura di equilibrio 15

16 Gli scambi di calore La quantità di calore scambiata da un corpo che subisce una variazione di temperatura T: Q = mc T C = mc Capacità termica Il calore specifico è la quantità di calore necessaria per innalzare di 1 la temperatura di 1 kg di sostanza. 16

17 Esercizio 9.6 La quantità di calore che occorre fornire a 200 g d acqua per innalzarne la temperatura da 20 a 40 è circa: A) 200 kcal B) J C) cal D) 4000 cal E) 400 cal 17

18 Esercizio 9.7 Se la stessa quantità di calore viene somministrata a due corpi di uguale capacità termica, possiamo affermare che: A) il corpo di massa maggiore subisce una variazione di temperatura maggiore B) il corpo di massa maggiore subisce una variazione di temperatura minore C) subiscono la stessa variazione di temperatura D) il corpo con calore specifico maggiore subisce una variazione di temperatura maggiore E) il corpo con calore specifico maggiore subisce una variazione di temperatura minore 18

19 Esercizio 9.8 Per scaldare un blocco di rame di massa 60 kg da 20 a 60 serve una quantità di calore Q. Per scaldare invece da 20 a 40 un blocco di rame di massa 30 kg servirà una quantità di calore: A) Q/4 B) 3Q/4 C) Q/3 D) Q/2 E) 2Q/3 19

20 La temperatura di equilibrio Il corpo a temperatura più alta cede calore al corpo a temperatura più bassa. Il flusso di calore cessa quando i due corpi raggiungono la temperatura di equilibrio: T 1 T 2 T 1 < T 1 T 2 > T 2 T e = m 1c 1 T 1 + m 2 c 2 T 2 m 1 c 1 + m 2 c 2 T e T e 20

21 Esercizio 9.9 La temperatura di equilibrio di due corpi coincide con la media aritmetica delle loro temperature iniziali solo quando: A) i due corpi hanno la stessa massa B) i due corpi hanno lo stesso calore specifico C) i due corpi hanno la stessa capacità termica D) uno dei due corpi ha una massa molto maggiore dell altro E) uno dei due corpi ha la capacità termica molto maggiore dell altro 21

22 I passaggi di stato (1) Durante i passaggi di stato la temperatura rimane costante; il calore scambiato rimane nascosto. 22

23 I passaggi di stato (2) Durante un passaggio di stato il calore scambiato da un corpo di massa m è: Q = mλ Il calore latente è la quantità di calore necessaria per far cambiare di stato 1 kg di sostanza. 23

24 La pressione di vapore saturo La pressione di vapore saturo di una sostanza è la pressione esercitata dal vapore della sostanza sulla fase condensata. 24

evaporizzazione che coinvolge l intera massa di liquido avviene quando

25 L ebollizione La pressione di vapore saturo è una funzione crescente della temperatura: equazione di Clausius-Clapeyron L ebollizione: è una evaporizzazione che coinvolge l intera massa di liquido avviene quando la pressione di vapore saturo del liquido eguaglia la pressione esterna 25

26 Esercizio 9.10 Rispetto a una comune pentola chiusa, una pentola a pressione permette di cuocere i cibi in minor tempo principalmente perché: A) l'elevata pressione fa sì che il vapore acqueo penetri più in profondità nei cibi B) il coperchio sigillato evita la dispersione di calore C) l'elevato spessore del fondo della pentola consente una migliore distribuzione del calore D) la temperatura di ebollizione dell'acqua è superiore a quella che si avrebbe in una comune pentola E) la mancata dispersione dell'acqua permette di cuocere i cibi senza bruciarli 26

27 L ebollizione e le variazioni di quota La pressione atmosferica è una funzione decrescente della quota: p z = p 0 e z h Salendo di quota l acqua bolle a temperature inferiori a

28 Compiti Teoria: Editest, Manuale di Teoria, Capitolo 8 (pagg.334, ) Esercizi: Editest, Manuale di Esercizi, n

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