La temperatura.

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1 La temperatura È legata alla quantità di energia cinetica degli atomi che costituiscono un corpo o sostanza. Gli atomi si muoveranno di più con una temperatura più alta e di meno con una temperatura più bassa. L uomo attraverso il tatto può sentire se un oggetto è caldo o freddo, ma questo tipo di valutazione non può essere considerata una misura, in quanto è soggettiva.

2 Equilibrio termico Due corpi o sostanze a temperatura diversa messi a contatto, raggiungeranno la stessa temperatura; il calore si trasferisce dall oggetto più caldo a quello più freddo.

3 Dilatazione termica Un corpo o sostanza sottoposto ad aumento di temperatura si dilata, cioè aumenta le sue dimensioni. Questo fenomeno mi consente di costruire uno strumento per misurare la temperatura (termometro).

4 Il termometro È costituito da un tubicino sottile di vetro in cui viene messa una sostanza liquida (alcol, mercurio o altro). La taratura avviene mettendo il temometro nel ghiaccio in fusione (0 ) e nel vapore dell acqua in ebollizione (100 ). Per concludere basta dividere la distanza tra 0 e 100 in cento parti uguali. Ogni intervallo corrisponde a un grado celsius o centigrado

5 Altre scale di misura della temperatura: scala assoluta o Kelvin 0 Kelvin= Centigradi è la temperatura minima teorica della materia T[ C]=T[ K] T[ K]=T[ C] Es1: Tk=300 K Tc= =27 C 0 C= K 100 C= Es2: Tc=22 C Tk=22+273=295 K

6 Altre scale di misura della temperatura: scala Fahrenheit Utilizzata sopratutto nei paesi anglosassoni (stati uniti, inghilterra) 32 F=0 C 212 F=100 C T[ F]=32+1,8 T[ C] T[ C]=(T[ F]-32)/1,8

7 Il calore È la quantità di energia che utilizzo per aumentare la temperatura di un oggetto o di una sostanza. L unità di misura del calore ufficialmente è il Joule[J] ma in realtà viene utilizzata comunemente la Caloria[Cal]. 1 Caloria è la quantità di energia che porta la temperatura di 1Kg di acqua distillata (1 litro) da 14.5 a 15.5 C. 1[Cal]=4186[J] Nb: 1Cal=1000cal=1Kcal Quindi 1Cal: 1 chilocaloria (alza di 1 C un Kg di acqua) 1cal: 1 caloria (alza di 1 C un g di acqua)

8 Il calore specifico È la quantità di energia che serve per alzare di 1 C la quantità di 1g di sostanza o materiale. Di seguito la tabella con alcuni materiali

9 Stato solido Stato della materia Stato liquido Stato gassoso o aeriforme

10 Passaggi di stato Avvengono fornendo o togliendo energia termica alla materia. (possono anche avvenire comprimendo la materia tipo un gas)

11 SUBLIMAZIONE (ebollizione) FUSIONE EVAPORAZIONE SOLIDO SOLIDIFICAZIONE LIQUIDO CONDENSAZIONE GASSOSO BRINAZIONE IL PASSAGGIO DA GASSOSO A LIQUIDO MEDIANTE COMPRESSIONE SI CHIAMA LIQUEFAZIONE

12 La fusione Fornendo calore ad un solido (es ghiaccio) la sua temperatura aumenta. Giunti alla temperatura di fusione (es 0 C) la temperatura non aumenta più e rimane costante fino alla completa fusione di tutto il solido. Quando tutto è diventato liquido la temperatura ricomincerà a salire.

13 Differenza tra evaporazione e ebollizione L evaporazione, ad esempio dell acqua, avviene anche a temperatura ambiente ed è dovuta alle particelle che si staccano dalla superfice del liquido e passano allo stato aeriforme; maggiore è la temperatura del liquido, maggiore è l energia cinetica delle sue particelle e più veloce è l evaporazione. L ebollizione si ha quando si raggiunge una temperatura critica (ad esempio 100 C nell acqua); le particelle passano allo stato aeriforme in maniera tumultuosa generando delle bolle nel liquido. Durante l ebollizione la temperatura del liquido rimane costante.

14 Propagazione del calore Conduzione: il calore (energia cinetica delle particelle) avviene per contatto. Tale propagazione avviene nei solidi. Posso classificare i materiali come buoni conduttori e cattivi conduttori.

15 Propagazione del calore Convezione: si creano dei flussi (moti convettivi) di materia, nei liquidi e nei gas, che vanno a mescolarsi e a riscaldare l altra materia.

16 Propagazione del calore Irradiazione: avviene per mezzo di onde elettromagnetiche. In particolari i cosidetti RAGGI INFRAROSSI vanno a colpire il materiale aumentado l energia cinetica delle particelle che lo costituiscono e quindi la sua temperatura. Raggi infrarossi calore

17 Riscaldamento terrestre Il sole emette un ampio spettro di radiazioni elettromagnetiche; parte di esse costituiscono la luce o spettro luminoso che va dal rosso (bassa frequenza) all azzurro/violetto (alta frequenza). Le radiazioni infrarosse sono le principali responsabili del riscaldamento terrestre; colpendo la superficie del pianeta si trasformano in calore. Inoltre la quantità di calore dipende dall angolo di incidenza con la superficie; ho maggior calore quando la radiazione è perpendicolare (per tale motivo allontanandomi dall equatore o in montagna ho una diminuzione della temperatura).

18 Il forno a microonde Nei forni tradizionali la cottura avviene per convezione, conduzione e/o irraggiamento (di raggi infrarossi). La cottura avviene dall esterno verso l interno del cibo. Nei forni a microonde un dispositivo chiamato Magnetron emette delle onde ad alta frequenza che vanno a interagire con la parte liquida dell alimento, facendone vibrare le particelle e aumentando quindi la temperatura. Può quindi succedere che alcuni alimenti si cuociano dall interno.

19 Le fonti di energia Fonti fossili non rinnovabili Petrolio, carbone, gas naturale (metano) Fonti naturali rinnovabili Biomasse: legna da ardere, biogas (fermentazione di sostanze vegetali e animali), olii vegetali, bioetanolo (alcol) Energia solare: solare termico (scalda l acqua) e fotovoltaico (energia elettrica) Energia idrica: fiumi o maree Energia eolica: vento Energia nucleare Fissione (rottura) di atomi pesanti (uranio, plutonio) per produrre energia. Usa fonti non rinnovabili. Fusione (di atomi di idrogeno): non ancora controllabile dall uomo

20 Fonti fossili (non rinnovabili) - Petrolio e metano Materiale organico (animale e vegetale) rimasto sepolto per milioni di anni e fossilizzato. Lo si estrae dal sottosuolo in forma liquida (petrolio) e gassosa (metano o gas naturale). Viene poi trasformato in energia per combustione. Dal petrolio vengono ricavati principalmente per raffinazione: la benzina, il gasolio, il gpl e il catrame. - Carbone Materiale vegetale (legno) fossilizzato e trasformato in carbone da batteri (circa 300 milioni di anni fa) Nb : la combustione di fonti fossili libera anidride carbonica e altre sostanze nell atmosfera (INQUINAMENTO)

21 Biomasse Vengono bruciate sostanze organiche (vegetali e animali) per produrre energia. NB: anche il bruciare biomasse inquina (CO2 e altre sostanze) Tipi di utilizzo della biomassa - Combustione diretta (es combustione legna). Si producono sostanze inquinanti tra cui diossina. - Biogas: viene fatto fermentare in assenza di ossigeno la sostanza organica con dei particolari batteri per produrre metano. Formazione di botulino e clostridi, forte impatto ambientale, inquinamento - Trasformazione della biomassa in sostanza combustibile: etanolo, olio. Forte impatto ambientale, gas inquinanti - Pirolisi: la biomassa viene scaldata ad altissime temperature per evitare la formazione di diossina, trasformata in materiale combustibile e bruciata. Molto inquinante.

22 Energia solare Solare termico: viene scaldata dell acqua che scorre all interno di pannelli esposti al sole. Non si produce energia elettrica ma solo acqua calda. Rendimento molto elevato. Costo basso dei pannelli. Durata infinita dell impianto. Solare fotovoltaico: sono costruiti con silicio e producono energia elettrica. Hanno un costo abbastanza elevato e un rendimento piuttosto basso (servono grandi pannelli per produrre tanta energia). Viene garantita una durata di circa 10 anni.

23 Struttura impianto fotovoltaico collegato alla rete elettrica CC/CA Tensione CC 230Vac

24 Struttura impianto fotovoltaico con batteria

25 Energia eolica Viene sfruttata la forza del vento per far girare delle pale e produrre energia elettrica.

26 Energia idrica Vengono sfruttati corsi d acqua e maree (poco utilizzate) per azionare delle turbine e produrre energia elettrica

27 Ciclo dell acqua Marea

28 Energia nucleare Fusione nucleare: si ottiene calore fondendo assieme 2 atomi di idrogeno (H) per formare un atomo di elio (He). Serve un enorme quantità di energia per innescare la fusione e non è attualmente controllabile dall uomo. È la reazione che avviene nel sole. Fissione nucleare: viene spezzato un atomo di un elemento radioattivo (Uranio o Plutonio). In questo modo si ottiene energia termica utilizzata per produrre vapore che aziona le turbine e produce elettricità. Ho il problema di smaltire il materiale radioattivo rimanente dalla reazione e della sicurezza e impatto ambientale della centrale.

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30 Relazione/ricerca Argomenti Temperatura Calore Passaggi di stato Fonti di energia Fonti di documentazione Appunti di scuola Libri Internet Nb : sulla relazione ci deve essere ALMENO tutto quello che è stato fatto in classe