ePerTutti


Appunti, Tesina di, appunto fisica

SVILUPPO STORICO DEL CONCETTO DI CALORE - MISURA DELLA TEMPERATURA MEDIANTE UN TERMOMETRO A LIQUIDO, MISURA DELLA TEMPERATURA MEDIANTE UN TERMOMETRO A

SVILUPPO STORICO DEL CONCETTO DI CALORE - MISURA DELLA TEMPERATURA MEDIANTE UN TERMOMETRO A LIQUIDO, MISURA DELLA TEMPERATURA MEDIANTE UN TERMOMETRO A


Scrivere la parola
Seleziona una categoria

SVILUPPO STORICO DEL CONCETTO DI CALORE


antichità


Calore = fuoco




Platone

Le sensazioni termiche sono provocate quando la fiamma penetra la materia (distingue il calore e il fuoco)

Aristotele

Il calore è generato dall’eccitazione dell’etere da parte del sole e del fuoco


Boyle, Bernoulli, Bacone avevano messo in discussione le idee dei filosofi greci

Inizia una ricerca scientifica nel tentativo di scoprire i rapporti di dipendenza tra i fenomeni termici e il comportamento della materia, al fine di strutturare una scala qualitativa del caldo e del freddo.

Seconda metà ‘700



Nuove conoscenze e studi


Esigenze energetiche nate dalla rivoluzione industriale e collegate con la forza motrice prodotta dal calore

Black

medico inglese che si occupava di chimica e fisica

Introduzione del calore specifico

Distinzione tra concetto di temperatura (grandezza misurata dal termometro) e concetto di quantità di calore, inteso come grandezza fisica misurabile, distinta dalla temperatura anche se con essa correlata.

1760 evidenza come ogni sostanza presenti un proprio “potere calorico”. Osserva che quantità uguali di sostanze diverse variano in modo diverso la loro temperatura, anche se riscaldate con la stessa quantità di calore: la quantità di calore necessaria per aumentare di un dato intervallo la temperatura di una determinata massa dipende dalla natura “specifica” della sostanza considerata.

Concetto di calore latente (nei cambiamenti di fase il calore si estrinseca con un mutamento dello stato di aggregazione e non con una variazione di temperatura)

Laplace e Lavoisier

Studio della natura del calore

Prévost

Ipotesi sul modello corpuscolare delle radiazioni

Watt

Ricerca tecnologica sulla macchina a vapore

Lavoisier e accademici francesi

Introduzione del calorico (calorique): fluido elastico, imponderabile e indistruttibile, capace di penetrare nella materia quando viene scaldata e di uscirne quando il corpo veniva raffreddato.

Benjamin Thompson

(Conte di Rumford)

Verso la fine del ‘700, nell’articolo Inquiry concerning the Source of Heat which is excited by Friction dice che “una cosa che un sistema isolato è in grado di produrre in misura illimitata per mezzo del movimento non può essere una sostanza preventivamente immagazzinata, bensì una forma di movimento interno e quindi tutti i fenomeni del calore sono da ritenersi fenomeni di moto”.


Il calore diviene ufficialmente una forma di energia.

Mayer, Colding e soprattutto Carnet, Joule e Clausius

Mettono in evidenza che il calore non è una sostanza più o meno misteriosa, ma rappresenta una delle tante forme di energia.


DEFINIZIONE OPERATIVA DELLO STATO TERMICO: TEMPERATURA


Termometria e calorimetria: studio del calore e degli scambi termici.

Temperatura: grandezza intensiva utilizzata per definire lo stato termico di un corpo.

(Numero associato allo stato termico di un corpo, che permette di valutare quantitativamente il calore)

Proprietà dei corpi che dipendono dalla temperatura:

Volume di un liquido

Pressione di un gas mantenuto a volume costante

Resistenza elettrica

Lunghezza di una sbarra

Colore della luce emessa dai corpi incandescenti

Equilibrio termico: se due corpi a diverso stato termico e quindi a temperatura diversa vengono posti a contatto, in assenza di reazioni chimiche e di cambiamenti di fase, i due corpi raggiungono, dopo un certo intervallo di tempo, uno stato di equilibrio.

Principio zero della termodinamica: se due corpi sono in equilibrio termico con un terzo, essi sono in sono in equilibrio termico fra di loro.


MISURA DELLA TEMPERATURA MEDIANTE UN TERMOMETRO A LIQUIDO


Il termometro a liquido è costituito da un bulbo di vetro contenente il liquido, direttamente connesso con un bulbo capillare che viene chiuso all’altro estremo dopo aver estratto l’aria. Il volume V del liquido, e anche la lunghezza l della colonna liquida del capillare, variano al variare della temperatura t a cui si trova lo strumento. L’altezza l del mercurio nel capillare è una proprietà fisica che varia al variare della temperatura.

Proprietà termometrica: altezza l del mercurio nel capillare.

Punti fissi: ghiaccio fondente e vapori di acqua bollente, alla pressione di 1 atm.

Principi del termometro:


Scale termometriche

Equilibrio termico

Dilatazione termica

scala Celsius




Fusione a 0°C              ebollizione a 100°C intervallo diviso in 100 parti uguali

scala Kelvin (assoluta)


Fusione a 273,15°K ebollizione a 373,15°K intervallo diviso in 100 parti uguali

scala Réaumur


Fusione a 0°R    ebollizione 80°R intervallo diviso in 80 parti uguali

scala Fahrenheit


Fusione a 32°F                      ebollizione a 212°F intervallo diviso in 180 parti uguali


MISURA DELLA TEMPERATURA MEDIANTE UN TERMOMETRO A GAS


Gas perfetti: gas molto rarefatti e lontani dalle condizioni di liquefazione che, vengono mantenuti, per esempio, a pressione costante sono caratterizzati dallo stesso mutamento di volume al variare della temperatura.



DILATAZIONE TERMICA DEI CORPI SOLIDI


LINEARE

ΔL = L – L0

ΔL=  λ L0 T L = L0 + ΔL = L0 + L0 λ Δt = L0 ( 1 + λ t )

L = L0 ( 1 + λ t )

λ = ΔL / (L0  t) = coefficiente di dilatazione lineare (esprime numericamente l’allungamento subito da una sbarra di lunghezza unitaria per ogni incremento di un grado di temperatura e si misura in °K-l ).

SUPERFICIALE

VOLUMETRICA

ΔV = α V0 t

ΔV = V0 ( 1 + α t )

α = 3 λ = coefficiente di dilatazione cubica (rappresenta l’aumento di volume unitario del solido per il riscaldamento di un grado)


DILATAZIONE TERMICA DEI CORPI LIQUIDI


ΔV = V0 ( 1 + α t )

α = coefficiente di dilatazione cubica dei liquidi

acqua: con l’aumentare della temperatura da 0°C a 4°C subisce una diminuzione di volume, mentre al di sopra di 4°C si dilata come gli altri liquidi.


IL CALORE E LA SUA MISURA

Calore: forma di energia in transito da una sostanza ad un’altra a causa di una differenza di temperatura.


nel S.I.

J

J = W * S

non S.I.

KWh

KWh = 103 W*3,6*103 s = 3,6*106 Ws = 3,6*106 J

cal

quantità di calore che è necessario fornire a un grammo di acqua per alzare la sua temperatura da 14,5 a 15,5 °C

cal = 4,186 J

Kcal o Cal

Quantità di calore che è necessario fornire a un kg di acqua per alzare la sua temperatura da 14,5 a 15,5 °C

Kcal = 103 cal = 4186 J

Calorimetro: dispositivo utilizzato per determinare il calore ceduto o assorbito in un processo chimico o fisico e per valutare il calore specifico e il potere calorifico di alcune sostanze.


IL CALORE SPECIFICO


La quantità di calore ceduta da un corpo aumenta all’aumentare della sua temperatura

Due corpi della stessa sostanza mantenuti alla stessa temperatura cedono due diverse quantità di calore se hanno massa diversa: in particolare ne cede di più quello di massa maggiore

A parità di condizioni, la quantità di calore ceduta da un corpo dipende dalla natura del corpo

Q = m c Δt esprime la quantità di calore ceduta o assorbita da un corpo nel raffreddarsi o riscaldarsi (aumento o diminuzione di

temperatura, indipendentemente dal calore fornito o sottratto)

c = Q/(mΔt)    ( J/kg°C ) intensiva

= c*m ( J/ C) estensiva capacità termica

Calore specifico: quantità di energia che occorre fornire ad un kg di sostanza per alzare la sua temperatura di 1°C.

Il calore specifico di una sostanza è una caratteristica costante della natura della sostanza.

Il calore specifico dell’acqua corrisponde con la definizione di caloria, e vale 4186 J/kg°C.

Capacità termica: caratteristica del corpo considerato e rappresenta la quantità di calore necessaria per elevare di un grado centigrado la temperatura del corpo in esame.







Privacy

© ePerTutti.com : tutti i diritti riservati
:::::
Condizioni Generali - Invia - Contatta