Calore e temperatura

DEFINIZIONE DI CALORE Il calore è una forma di energia legata al movimento delle molecole costituenti il corpo. IL movimento disordinato di queste molecole prende il nome di agitazione termica.

DEFINIZIONE DI ENERGIAL' energia è la grandezza fisica che misura la capacità di un corpo o di un sistema di compiere lavoro. Facciamo un esempio:Se strofiniamo le mani, una contro l'altra, le nostre mani si riscaldano producendo un aumento di energia. In questo caso si dice che sul sistema (le nostre mani) è stato compito un lavoro (lo strofinamento).NON DIMENTICARENel caso del calore parliamo di energia termica

AGITAZIONE TERMICAPer agitazione termica si intende il movimento continuo di cui sono dotati le molecole e gli atomi in tutti gli stati di aggregazione della materia.La temperatura è un indice dello stato di agitazione termica: quanto maggiore è l’agitazione termica, tanto maggiore è la temperatura di una sostanza.NON DIMENTICAREIl movimento delle molecole in un corpo si chiama agitazione termica.

Differenza tra molecole e atomi.Le sostanze sono composte di atomi. Quando due o più atomi si legano assieme formano le molecole. NON DIMENTICAREla molecola è la più piccola particella di una sostanza che ne conserva le caratteristiche.

ENERGIA CINETICAL'energia cinetica, o energia di movimento, è il lavoro che deve essere compiuto da una forza per portare un corpo di massa m, inizialmente fermo, ad una certa velocità v.

SISTEMA ADIABATICOQuando due corpi a temperatura diversa vengono messi a contatto termico tra loro è importante che si ricorra ad un sistema adiabatico ovvero un sistema termicamente isolato. NON DIMENTICAREPer studiare l'equilibrio termico tra due corpi è necessario isolarli dall'ambiente esterno.Il Calorimetro è un sistema adiabatico

TEMPERATURA DI MISCELAZIONESperimentare che due masse d'acqua uguali, poste a temperatura diversa, raggiungono, dopo un certo tempo di interazione termica, uno stesso stato di equilibrio termico. La temperatura rilevata con il termometro di questo stato di equilibrio termico può essere data dalla media aritmetica delle temperature iniziali:(T1 + T2)/2Il grafico riportato nel link mostra come variano le due masse q'acqua uguali a temperature diverse nel tempo.

LA TEMPERATURALa temperatura è la misura del livello di agitazione termica raggiunto in un corpo.La temperatura si misura con il termometro.NON DIMENTICAREAttraverso la misurazione della temperatura possiamo avere informazioni sullo stato termico di un corpo

TERMOMETROIl funzionamento del termometro è basato sul fenomeno della dilatazione di una sostanza (mercurio, alcool, acqua) se sottoposto ad una variazione di temperatura.NON DIMENTICARE I termometri che abitualmente usiamo sfruttano il principio della dilatazione termica e il loro funzionamento si basa sulla dilatazione termica.

COME USARE LA SIMULAZIONEDivertiti a scaldare, raffreddare e a comprimere atomi e molecole facendo attenzione a come lo stato della materia passa da solido a liquido a gassoso.Dopo aver utilizzato e compreso il funzionamento della simulazione prova a:1) Descrivere le caratteristiche dei tre stati della materia: solido, liquido e gassoso.2) Confrontare le particelle nelle tre fasi differenti.3) Predire il comportamento delle molecole al variare di temperatura o della pressione.

STATO FISICO DELLA MATERIAQuando abbiamo diversi campioni di materia la prima cosa che facciamo è quella di classificare la materia. Questa classificazione si basa su quel criterio di classificazione che definiamo stato fisico o stato di aggregazione della materia.NON DIMENTICAREGli stati fisici della materia sono tre:- solido-liquido-aeriforme

STATO SOLIDO DELLA MATERIANello stato solido della materia ritroviamo:• una forma• un volume• la non comprimibilità della materia• una agitazione termica limitata• una elevata forza di coesione NON DIMENTICAREun materiale allo stato solido ha un volume e una forma propria.

STATO LIQUIDO DELLA MATERIALa materia allo stato liquido ha le seguenti caratteristiche:• non possiede una forma propria (la forma viene data dal contenitore in cui si trova il liquido)•ha un suo volume•non è comprimibile•le molecole possiedono un' agitazione termica più evidente rispetto ai solidi•Le molecole sono legate da deboli forze di coesione

TERMOSCOPIOIl termoscopio è costituito da una caraffa di vetro della grandezza di un uovo con un lungo collo. Questa caraffa viene riscaldata con le mani e immersa parzialmente, in posizione rovesciata, in un recipiente pieno d'acqua. Quando veniva sottratto alla caraffa il calore delle mani, si osservava che l'acqua saliva nel collo. L'esperienza evidenziava le variazioni della densità dell'aria prodotte dalle variazioni di temperatura.

PROPAGAZIONE DEL CALORELa propagazione del calore può avvenire secondo tre meccanismi differenti: la conduzione, la convezione e l'irraggiamento

CONVEZIONELa propagazione del calore nei liquidi e nei gas avviene prevalentemente per convezione.

CONDUZIONESe riscaldiamo una barra metallica ad una sua estremità ci accorgiamo che il calore raggiungerà in breve tempo anche l'altra estremità.Come possiamo immaginare il calore fornito provoca un aumento dell'energia cinetica delle molecole costituenti l'oggetto. Maggiore è l'energia cinetica delle singole molecole maggiore sarà la possibilità che queste urtino altre molecole cedendo loro parte della propria energia cinetica. Nei metalli non vi è spostamento di materia, ma soltanto di energia perché le molecole non si staccano dal reticolo cristallino.NON DIMENTICARELa propagazione del calore avviene grazie all'energia cinetica ceduta da una molecola all'altra attraverso gli continui urti.

IRRAGGIAMENTOParliamo di irraggiamento quando il calore si diffonde per sotto forma di onde elettromagnetiche, ciò mediante radiazioni emesse dalla sorgente termicaNON DIMENTICARE Questo fenomeno, essenzialmente elettromagnetico, non richiede il contatto diretto tra i corpi e può avvenire anche nel vuoto.

COME UTILIZZARE LA SIMULAZIONESperimenta come il riscaldamento e il raffreddamento di ferro, cemento o acqua acquistano o perdono energia. Costruisci un tuo sistema, scegliendo la sorgente energetica, lo scambiatore e l'utilizzatore energetico. Segui e visualizza il flusso di energia e gli scambi nel sistema.Cosa fare:1) Prevedere come fluisce l'energia quando gli oggetti sono riscaldati o raffreddati, o quando due oggetti a diversa temperatura sono a contatto.2) Descrivere le diverse forme di energia e fare esempi tratti dalla vita quotidiana.3) Descrivere i cambiamenti di forma dell'energia.