CALORE E TEMPERATURA

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1 CALORE E TEMPERATURA

2 Indice Obiettivi L agitazione termica La dilatazione termica La misura della temperatura Lo stato fisico della materia Flussi di calore ed equilibrio termico La propagazione del calore Riassumendo

3 Obiettivi Comprendere il fenomeno della dilatazione termica Comprendere i fenomeni dei passaggi di stato Conoscere le relazioni tra calore e temperatura Conoscere il fenomeno della propagazione del calore INDICE

4 L AGITAZIONE TERMICA Atomi e molecole che costituiscono la materia sono in continuo movimento, irregolare e disordinato, qualunque sia lo stato fisico di aggregazione. Lo stato gassoso Lo stato liquido Lo stato solido

5 LA DILATAZIONE TERMICA Aumentando la temperatura di un corpo, le molecole che lo costituiscono si muovono e vibrano con maggiore intensità, aumentando la distanza reciproca. La DILATAZIONE dei solidi liquidi gas

6 LA MISURA DELLA TEMPERATURA La linearità della dilatazione dei solidi e dei liquidi viene utilizzata per misurare il valore della temperatura e delle sue variazioni I termometri La temperatura assoluta Le scale termometriche

7 LO STATO FISICO DELLA MATERIA Ogni sostanza è caratterizzata da una temperatura di fusione, al di sotto della quale la si trova allo stato solido, e da una di ebollizione, al di sopra della quale la si trova allo stato gassoso. Tra le due temperature la sostanza si trova allo stato liquido.

8 FLUSSI DI CALORE ED EQUILIBRIO TERMICO E comune esperienza il fatto che mettendo a contatto un corpo caldo con uno freddo si provoca il raffreddamento del primo e il riscaldamento del secondo fino a quando non raggiungono la stessa temperatura. Capacità termica dei corpi Equilibrio termico di un sistema Calore specifico delle sostanze

9 LA PROPAGAZIONE DEL CALORE L energia termica si trasferisce da un corpo caldo a uno freddo attraverso meccanismi diversi, dipendenti dallo stato fisico dei corpi e dal mezzo interposto tra di essi. Conduzione Convezione Irraggiamento

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12 La scala Kelvin è adottata nel S.I. e misura la temperatura assoluta.

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16 [λ]=1/k

17 ΔV

18 Nei SOLIDI k = 3 λ aumento del volume unitario del solido per il riscaldamento di 1 C. ΔV

19 COMPORTAMENTO ANOMALO DELL'ACQUA L'acqua con l'aumento della temperatura da 0 C a 4 C subisce una diminuzione del volume. Al di sopra di 4 C si comporta come gli altri liquidi. La sua densità (m/v) aumenta da 0 C a 4 C raggiungendo il suo valore ΔV massimo di 1g/cm 3 alla temperatura di 4 C.

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22 Mettendo a contatto un corpo caldo con uno freddo si provoca il raffreddamento del primo e il riscaldamento del secondo fino a quando non raggiungono la stessa temperatura. Si dice che fra i due oggetti è stata scambiata una quantità di calore.

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27 c = Q/mΔt Il calore specifico varia, anche se lentamente, con la temperatura.

28 c = Q/mΔt Nella tabella l'acqua ha il calore specifico maggiore. Per provocare la stessa variazione di temperatura, necessità di una quantità di calore maggiore di quella che, a parità di massa, occorrerebbe per le altre sostanze.

29 = Q/Δt

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32 La trasmissione del calore per conduzione è caratteristica dei solidi, siano essi buoni conduttori (metalli) o cattivi conduttori (legno, vetro, lana, ecc).

33 Relazione di Fourier Coefficiente di conducibilità termica = la quantità di calore trasportato nell'unità di tempo attraverso la sezione unitaria di un materiale, le cui superfici sono poste a distanza unitaria quando fra loro si stabilisce la differenza di temperatura di 1 K

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37 Il trasferimento di calore per irraggiamento avviene sotto forma di onde elettromagnetiche. La superficie di ogni oggetto, con temperatura superiore allo zero assoluto, emette spontaneamente radiazione elettromagnetiche. La radiazione emessa da un corpo per il fatto che si trova ad una data temperatura viene spesso indicata con il termine di radiazione termica.

38 - La gran parte della radiazione termica giace in un intervallo di frequenze non visibili all occhio umano. Per temperature dell ordine di parecchie centinaia di gradi Kelvin, il 90% della radiazione termica è emessa nell infrarosso. A temperature molto elevate (5000 K) l emissione nel campo del visibile diviene significativa ed il corpo diviene luminoso (incandescente). - La frequenza di emissione di queste radiazioni aumenta con la temperatura. - L'irraggiamento è l'unica modalità di trasmissione del calore nel vuoto.

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41 La temperatura di un corpo è determinata dall energia di agitazione termica posseduta dalle sue molecole Le variazioni di temperatura di un corpo provocano il cambiamento di stato di aggregazione della materia che lo compone I flussi di energia termica avvengono tra corpi a temperature diverse fino al raggiungimento della temperatura di equilibrio, sempre intermedia tra quelle iniziali dei due corpi

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