La fisica al Mazzotti. La temperatura

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Gianleone Gentile
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1 La fisica al Mazzotti 16 La temperatura 1

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4 Gli stati di aggregazione della materia La materia si presenta nei tre stati di aggregazione: Solido ha un volume e una forma propria Liquido ha un volume proprio ma acquisisce la forma del recipiente che lo contiene Aeriforme non ha né volume né forma propria cioè si espande fino ad occupare tutto lo spazio disponibile cioè il volume del recipiente che lo contiene.

5 Calore e Temperatura Due concetti spesso confusi nell uso comune In realtà sono due grandezze fisiche ben distinte. Cominciamo con il ricordare che è più corretto parlare di energia termica piuttosto che di calore

6 Facciamo ordine Energia termica di un corpo s intende l energia (cinetica) mediamente posseduta dalle sue molecole in conseguenza della loro continua agitazione

7 Infatti Le molecole di un corpo non sono immobili, come può sembrare dall esterno, ma in continua agitazione A questa agitazione è, quindi, legata l energia termica del corpo Se aumentiamo l energia termica di un corpo mediante la somministrazione di una certa quantità di energia (calore), aumentiamo lo stato di agitazione delle particelle cioè in definitiva, aumentiamo la velocità con cui si muovono le particelle. Se togliamo energia invece..

8 quindi Riscaldare un corpo vuol dire aumentarne la sua energia termica mediante la somministrazione di una certa quantità di energia (calore), cioè, in definitiva, aumentare la velocità media delle particelle. Raffreddare un corpo vuol dire, al contrario, diminuirne la sua energia termica mediante la sottrazione di una certa quantità di energia (calore), cioè, in definitiva, diminuire la velocità media delle particelle.

9 La temperatura rappresenta l indice del grado di agitazione delle particelle di un corpo Essa è la grandezza macroscopica (cioè che vediamo) che ci indica cosa succede nel microscopico (che non vediamo) infatti dove la temperatura è più alta vuol dire che il livello di agitazione delle particelle è più elevato. Il calore si chiama calore l energia che in presenza di una differenza di temperatura, fluisce dai punti a temperatura maggiore a quelli a temperatura minore, finché non viene raggiunto l'equilibrio termico.

10 Avvicinando due corpi a temperature diverse si ha un trasferimento di calore, cioè energia, dal più caldo al più freddo. La trasmissione di calore avviene spontaneamente e solo da un corpo a temperatura maggiore verso un corpo a temperatura minore.

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13 Quale corpo ha più elevata temperatura? Quale corpo possiede maggiore energia termica? Le due condizioni coincidono sempre?

14 Per parlare di termometri bisogna parlare di scale termometriche

16 Video on line App iebook Zanichelli Fisica dappertutto 23

17 La scala termometrica Fahrenheit fu ideata nel 1724 dal fisico tedesco Daniel Gabriel Fahrenheit. I punti di riferimento adottati per questa scala sono diversi rispetto a quelli della scala Celsius e quindi le due scale sono diverse. Secondo la tradizione, avrebbe posto lo zero F (cioè -17,7 C) in prossimità della temperatura più bassa da lui sperimentata nel suo laboratorio e il 100 F a un valore vicino a quello della temperatura corporea (37,8 C). Poco dopo, fu deciso di ricalibrare la scala in modo che 32 F e 212 F corrispondessero rispettivamente ai punti di congelamento e di ebollizione dell'acqua La scala Fahrenheit permette quasi sempre di indicare la temperatura dei luoghi senza bisogno del segno meno Infatti la temperatura dell'aria al suolo nella maggior parte delle aree abitate del pianeta tende a rimanere tra 0 F e 110 F (cioè C e 43.3 C) La temperatura corporea umana corrisponde a 98,6 F = 37 C Le due scale si incrociano a -40 cioè -40 F=-40 C i congelatori sono normalmente impostati a -18 C perché corrispondono a 0 F (0 F = C) La scala Celsius è oggi la più affermata, ma la Fahrenheit è ancora molto diffusa negli Usa e nei paesi anglosassoni.

18 La scala kelvin Nel Sistema Internazionale, l'unità di misura della temperatura è il kelvin (K), dal nome del fisico inglese Lord Kelvin che venne pensata già nel 1847 e proposta ufficialmente nel Lo zero della scala Kelvin corrisponde a -273,15 C e si chiama zero assoluto. Esso corrisponde alla temperatura alla quale teoricamente si dovrebbe annullare l'agitazione termica delle particelle costituenti la materia. Ne deriva che la temperatura di fusione del ghiaccio (0 C) corrisponde a 273,15 K e la temperatura di ebollizione dell'acqua (sempre alla pressione di 1 atmosfera) corrisponde a 373,15 K Si noti che il S.I. vuole che l'unità di temperatura nella scala kelvin venga indicata non come grado kelvin ma solo come kelvin. Quindi, ad esempio, il valore 100 K va letto come cento kelvin e non come cento gradi kelvin. La scala kelvin ha la caratteristica di non presentare valori negativi; infatti la scala inizia col cosiddetto zero assoluto. Il kelvin è definito come 1/273,16 della temperatura assoluto del punto triplo dell acqua (0,01 C). Con questa definizione il kelvin è stato adottato nel 1954 dalla 10ªConference générale des poids et mesures come unità di misura della temperatura del S.I.

19 DI Diagramma di fase dell acqua 29

20 ORA CONFRONTIAMO LE SCALE TERMOMETRICHE E vediamo come fare le equivalenze tra le diverse scale 30

21 Dal testo in adozione

23 Nella scala kelvin non esistono temperature negative Possiamo dire che l elio bolle a 4K invece di usare la corrispondente dicitura -269 C

25 q Quindi per convertire gradi celsius e fahrenheit per convertire celsius e kelvin

26 Quindi per convertire gradi celsius e fahrenheit

27 Per convertire gradi celsius e fahrenheit

28 per convertire celsius e kelvin

29 Semplificate diventano t C = T oppure T = t C Quindi 300K corrispondono t C = = 27 C Quindi 15 C corrispondono T = = 288 K t C = 5/9 (t F 32) Quindi 80 F corrispondono in C t C = 5/9 (80 32) = 26.6 C

30 Semplificate diventano t F = 9/5 t C + 32 Quindi 37 C corrispondono in F t F = 9/5 * = 98.6 F T = 5/9 (t F 32) Quindi 80 F corrispondono in kelvin T = 5/9 (t F 32) = K

31 Anders Celsius (sèlsìïs) Uppsala (Svezia) Proposta nel 1742 la scala era rovescia Nel 1744 dopo la sua morte fu adottata l attuale scala che conosciamo Nel 1948 (IX CGPM) venne ufficialmente assegnato nome scala Celsius abolendo il nome (ancora usato) grado centigrado o grado centesimale

32 Daniel Gabriel Fahrenheit Danzica 1686 L Aia 1736 Fisico e ingegnere tedesco Ha inventato il termometro ad alcool (1709) e quello a mercurio (1714). La scala venne proposta nel 1724

33 Lord William Thomson Barone Kelvin Belfast 1824 Largs (Scozia) 1907 Gli venne conferito per le sue scoperte il titolo di Barone Kelvin, nome che deriva dal fiume che scorre vicino a Glasgow sede della sua università. La scala venne proposta nel 1868 Nel 1954 la scala venne ufficialmente adottata nel S.I. scala Kelvin

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