La fisica al Mazzotti. Legge fondamentale della termologia
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- Aurelio Bellucci
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1 La fisica al Mazzotti Legge fondamentale della termologia 17 1
2 3
3 L evoluzione del pensiero
4 L evoluzione del pensiero per spiegare il riscaldamento di alcuni materiali dalla prima metà del Settecento gli studiosi ricorrevano alla sostanza elementare denominata flogisto Negli anni successivi i fenomeni termici vennero ricondotti alla teoria secondo la quale il calore era un fluido non visibile, che entrando dentro la materia di un corpo poteva aumentarne la temperatura.
5 Solamente verso metà del XIX secolo si gettarono le basi della termodinamica, grazie agli studi di Julius Robert Von Mayer (1842) e James Prescott Joule (1843), riguardanti la quantità di calore e il lavoro necessario per ottenerlo.
6 Scambio di calore?
7 Video 2.15 min VIDEO ON LINE APP IEBOOK ZANICHELLI FISICA DAPPERTUTTO 12
8 Energia termica = calore? Quando un corpo si riscalda dell energia passa dal corpo caldo al corpo freddo quindi se un corpo si riscalda un altro si raffredda L energia termica interessata in questa transizione viene chiamata Calore Quindi quello che viene chiamato calore non è altro che energia termica quindi una forma di energia Unità di misura dell energia (tutte le forme di energia) nel S.I. è il joule (J)
9 Calore Energia termica Una storica unità di misura del calore è la caloria o piccola caloria (simbolo cal) la cui definizione è: la caloria è la quantità di calore (energia) che occorre fornire ad 1g di acqua distillata per elevarne la temperatura da 14,5 C a 15,5 C ad una pressione costante pari a Pa (1 atm) più spesso viene usata la Caloria (Cal) detta anche grande caloria 1 Cal = 1000 cal La grande caloria viene spesso chiamata 1 Cal = 1000 cal = 1 kcal
10 Equivalenza Joule - cal
11 Equivalenza Joule - cal 1 cal 15 = 4,186 J caloria a 15 C 1 cal th = 4,184 J caloria termochimica 1 cal IT = 4,187 J caloria internazionale
12 Fisica dappertutto 18
13 Calore specifico di una sostanza
14 Calore specifico di una sostanza Il calore specifico di una sostanza è la quantità di calore (energia termica) che occorre fornire ad 1 kg di quella sostanza perché la sua temperatura aumenti di 1 C (1K). Per esempio il calore specifico del piombo è 128J/(kg K) ciò vuol dire che per aumentare di 1K (cioè 1 C) la temperatura di 1 kg di piombo sono necessari 128J di energia termica (calore)
15 Fisica dappertutto 26
16 Fonte: Wikipedia 27
17 legge fondamentale della termologia
18 Calore specifico di una sostanza ripasso Il calore specifico di una sostanza è la quantità di calore (energia termica) che occorre fornire ad 1 kg di quella sostanza perché la sua temperatura aumenti di 1 C (1K). Per esempio il calore specifico del piombo è 128J/(kg K) ciò vuol dire che per aumentare di 1K (cioè 1 C) la temperatura di 1 kg di piombo sono necessari 128J di energia termica (calore)
19 il calore specifico del piombo è 128 J/(kg K) ciò vuol dire che per aumentare di 1K (cioè 1 C) la temperatura di 1 kg di piombo sono necessari 128J di energia termica (calore) Q=128J E se dobbiamo aumentare la temperatura di 5 C? Se per 1 C servono 128J, allora per 5 C serviranno Q=5x128 = 625 J E se la massa non è 1 kg ma 15 kg? Se per 1kg servono 128J, allora per 15kg serviranno Q=15x128 = 1920 J E se dobbiamo aumentare la temperatura di 5 C ad un corpo di piombo di 15kg? Q=15kgx128J/(kg K)x5K=9600J=9,6kJ
20 Quindi riassumendo per aumentare la temperatura di 5 C ad un corpo di piombo di 15kg bisogna somministrare una energia pari a Q=15kgx128J/(kg K)x5K=9600J=9,6kJ Invece quanta energia è necessario somministrare ad un corpo di acciaio di 15kg per aumentare la sua temperatura di 5 C? Per prima cosa bisogna individuare sulle tabelle il calore specifico dell acciaio c = 502 J/(kg K) ora posso ragionare come prima Q = 15 kg 502 J/(kg K) 5K = J = 37,65 kj
21 Abbiamo appena applicato la legge fondamentale della termologia Q = c m DT = c m (T 2 T 1 ) dove DT = (T 2 T 1 ) è il salto di temperatura che il corpo subisce m è la massa del corpo che si riscalda o raffredda c è il calore specifico del corpo
22 legge fondamentale della termologia Q = c m DT = c m (T 2 T 1 ) Fisica dappertutto
23 DAL TESTO IN ADOZIONE 35
24 DAL TESTO IN ADOZIONE 36
25 calore latente di fusione 41
26 Calore latente di ebollizione Curva di riscaldamento 42
27 Calore latente di fusione è l energia necessaria per portare allo stato liquido un chilogrammo di sostanza; Calore latente di ebollizione (vaporizzazione) è l energia necessaria per portare allo stato aeriforme un chilogrammo di sostanza. Tabella calori latenti Esercizio
28 DA WIKIPEDIA Q = c m 44
29 Esercizio Calcolare l energia che bisogna somministrare a 15 kg di ghiaccio che si trova a -15 C per portarlo a 80 C. c ghiaccio = 2090 J/kg K c acqua = 4184 J/kg K c latente fusione = 333,5 kj/kg Q -15->0 = 15kg x 2090J/kgK x [0-(-15)]K = 470,25 kj Q fusione = 333,5 kj/kg x 15kg =5002,5kJ Q 0->80 = 15kg x 4184J/kg K x (80-0)K = 5020,8 kj Q totale = 470,25kJ+5002,5kJ+5020,8kJ=10493,55kJ = 2508 kcal
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