Dilatazione termica • Cosa succede alle molecole di un corpo se si aumenta di temperatura? • Aumenta l‘agitazione termica • Ma qual è il risultato sullo spazio occupato dagli atomi? • E come se un atomo occupasse più spazio • Quali sono le conseguenze? • Un aumento del suo volume • Le diverse sostanze, a parità di calore fornito, si dilatano in modo disuguale
Video preparazione esperimento dilatazione termica dei gas La dilatazione termica dei gas la dilatazione termica dei gas (contrazione) perché il palloncino si gonfia da solo? Prevenire i problemi della dilatazione/contrazione termica: Cosa notate?
Curva da Sole
Calore specifico
Abbiamo gia sentito parlare di calore specifico quando?
Abbiamo perciò parlato non di calore specifico delle sostanze ma di calore specifico di una particolare sostanza Secondo voi perché? Quali supposizioni possiamo fare? esperimento sul calore specifico
Le 5 sfere sono di materiali differenti La sostanza che ha maggior capacità di cedere calore alla cera si dice che ha calore specifico maggiore
Abbiamo visto che il calore posseduto da un corpo dipende dalla temperatura e dalla massa, adesso sappiamo che dipende anche da calore specifico Q = m x T x cs
m = massa T = temperatura cs = calore specifico
Propagazione del calore
L’esperimento precedente ha mostrato come il calore passa dalle sfere (calde) alla cera (fredda) La cera si è riscaldata ma cosa è successo alle sfere? Si sono raffreddate perché? Cedendo calore l’intensità di energia termica (temperatura) è diminuita Il calore passa sempre da un corpo più caldo ad uno più freddo Ma cosa succede alla fine? Qual’è il risultato finale?
Vi siete mai misurati la temperatura? Raccontate cosa fate? Raccontate cosa è successo Cosa è successo al termometro? Per continuare ci serve una definizione di equilibrio. Cosa è l’equilibrio? Ricordiamoci a cosa serve il termometro Con che cosa era in equilibrio prima il termometro? Con che cosa è in equilibrio poi? Adesso ci serve una definizione di equilibrio di temperartura. Provate a darla.
Definizione di equilibrio termico
Il calore si propaga sempre passando da un corpo più caldo ad uno più freddo fino a che i due corpi non avranno raggiunto la stessa energia termica; quando questo si verifica si dice che i due corpi avranno raggiunto un equilibrio termico
Adesso poniamoci alcune domande: Cosa succede se tengo in mano un cucchiaio di acciaio e lo metto nel brodo caldo? Cosa succede se mi metto davanti ad un caminetto col fuoco acceso? Cosa succede se metto una pentola piena d’acqua con dei chicchi di riso sul fondo sul fuoco? Cosa succede se mi espongo al sole?
Cosa hanno in comune i fenomeni descritti e
cosa hanno di diverso?
La conduzione termica
Cosa significa condurre? Cosa intendiamo dire con la parola “termica” La conduzione termica è il trasferimento di energia termica che si verifica all’interno dei solidi, liquidi e gas dalle zone di più alta temperatura verso quelle a più bassa temperatura
La conduzione del calore • Cosa succede se metto un filo metallico a contatto con la fiamma di un fornello? • Le molecole vicino alla fiamma assorbono energia e aumentano il loro movimento • In seguito trasmettono questo movimento alle molecole vicine che aumentano il loro moto di vibrazione La conduzione di calore è il trasporto di energia termica da molecola a molecola anche se le molecole rimangono nella stessa posizione
La convenzione Nei fluidi (liquidi e gas) le molecole non sono ferme perciò la conduzione non può verificarsi Il trasporto di calore avviene in altri modi Si ha Osservate la seguente figura; vi ricorda convenzione I moti convettivi tendono qualcosa ? quando al trasporto a distribuire uniformemente il di calore si associa Descriviamo cosa staun succedendo. calore in tuttocosi il corpo Si forma una e movimento cessano all’equilibrio termico struttura circolare materia Il liquido di vicino alla fiamma si all’interno del liquido Celle convettive tende a riscalda, riscaldandosi che prende il nome di atmosferica Celle nel salire, arriva in superficie e si cellaconvettive convettiva mantello raffredda, dopo di ché tende a scendere (perché?)
L’irraggiamento Fra il Sole e la Terra non c’è materia per cui l’energia che Quando il calore riceviamo dal Sole, calore compreso, nonsipuò utilizzare senza uno propaga che dei metodi precedenti
fra i due corpi siano a contatto si dice che lacado trasmissione del calore avviene In questo si parla di irraggiamento, col termine per irraggiamento di irraggiamento si intende un attraverso trasferimento di energia fra due corpi tramite l’utilizzo di l’utilizzo raggi di radiazioni elettromagnetiche infrarossi Le radiazioni che trasportano il calore sono i raggi infrarossi perciò ci si riferisce ad esse come radiazioni termiche
Centra qualcosa il colore con il calore?
Secondo voi è una domanda sensata o no? Provate a riflettere su precedenti esperienze in cui avete associato una sensazione di calore ad un particolare colore (anche in merito all’esperimento suggerito nel cap. precedente) Che cosa possiamo concludere?
Il colore di un oggetto è dovuto alla sua capacita di riflettere e assorbire particolari radiazioni elettromagnetiche come vedremo più avanti nel corso di scienze; il colore bianco riflette tutte le radiazioni e si riscalda di meno mentre il nero assorbe tutte le radiazioni e si riscalda di più, a parità di tempo di esposizione, rispetto al bianco
La conducibilità termica
Secondo voi tutte le sostanze conducono il calore nella stessa maniera? Nell’esperimento che avete fatto quale cucchiaio era più caldo e quale più freddo e perché? Cosa ne possiamo dedurre?
Consideriamo un apparecchi formato da 3 sbarre: alluminio, ottone e ferro A distanze uguali dall’origine attacchiamo con della plastilina 4 palline su ciascuna sbarra (tre nel caso del ferro) e nel punto di incrocio forniamo calore Dopo un certo tempo dall’accensione della fiamma possiamo vedere che la sbarra di alluminio ha perso 3 delle sue palline, quella di ottone una e quella di ferro ancora nessuna
Dopo poco tempo cade la seconda pallina dalla sbarra di ottone Nell’ultima immagine possiamo vedere come, nonostante le altre 2 sbarre siano prive di palline quella di ferro, che ne aveva solo tre, ne trattiene ancora una
Cosa possiamo concludere? La capacità che ha ciascuna sostanza di strasmettere calore è detta conducibilità termica ed è caratteristica per ciascuna sostanza Le sostanze che hanno una elevata conducibilità termica sono dette conduttori es. i metalli Le sostanze che hanno una scarsa conducibilità termica sono dette isolanti es. il legno
