Gli effetti del caloreGli effetti del calore
Effetti del caloreDilatazione
termica
PropagazioneDel calore
Equilibriotermico
Trasporto delcalore
conduzione
convenzione
irraggiamentoConducibilità termica
Conduttori termici
Isolantitermici
Dilatazione termicaDilatazione 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
VideoVideo
La dilatazione termica dei gas
la dilatazione termica dei gas (contrazione)
preparazione esperimento dilatazione termica dei gas
perché il palloncino si gonfia da solo?
Prevenire i problemi della dilatazione/contrazione termica: Cosa notate?
Curva da Sole
Calore specificoCalore specificoAbbiamo 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 calorePropagazione del calore L’esperimento precedente ha mostrato L’esperimento precedente ha mostrato
come il calore passa dalle sfere (calde) alla come il calore passa dalle sfere (calde) alla cera (fredda)cera (fredda)
La cera si è riscaldata ma cosa è successo La cera si è riscaldata ma cosa è successo alle sfere?alle sfere?
Si sono raffreddate perché?Si sono raffreddate perché? Cedendo calore l’intensità di energia Cedendo calore l’intensità di energia
termica (temperatura) è diminuitatermica (temperatura) è diminuita Il calore passa sempre da un corpo più Il calore passa sempre da un corpo più
caldo ad uno più freddocaldo ad uno più freddo Ma cosa succede alla fine? Qual’è il Ma cosa succede alla fine? Qual’è il
risultato finale?risultato finale?
Vi siete mai misurati la temperatura?Vi siete mai misurati la temperatura? Raccontate cosa fate?Raccontate cosa fate? Raccontate cosa è successoRaccontate cosa è successo Cosa è successo al termometro?Cosa è successo al termometro? Per continuare ci serve una definizione di Per continuare ci serve una definizione di
equilibrio. Cosa è l’equilibrio?equilibrio. Cosa è l’equilibrio? Ricordiamoci a cosa serve il termometroRicordiamoci a cosa serve il termometro Con che cosa era in equilibrio prima il Con che cosa era in equilibrio prima il
termometro?termometro? Con che cosa è in equilibrio poi?Con che cosa è in equilibrio poi? Adesso ci serve una definizione di Adesso ci serve una definizione di
equilibrio di temperartura. Provate a darla.equilibrio di temperartura. Provate a darla.
Definizione di equilibrio Definizione di equilibrio termicotermico
Il calore si propaga sempre passando Il calore si propaga sempre passando da un corpo più caldo ad uno più da un corpo più caldo ad uno più freddo fino a che i due corpi non freddo fino a che i due corpi non avranno raggiunto la stessa energia avranno raggiunto la stessa energia termica; quando questo si verifica si termica; quando questo si verifica si dice che i due corpi avranno dice che i due corpi avranno raggiunto un equilibrio termicoraggiunto un equilibrio termico
Adesso poniamoci alcune domande:Adesso poniamoci alcune domande: Cosa succede se tengo in mano un Cosa succede se tengo in mano un
cucchiaio di acciaio e lo metto nel brodo cucchiaio di acciaio e lo metto nel brodo caldo?caldo?
Cosa succede se mi metto davanti ad un Cosa succede se mi metto davanti ad un caminetto col fuoco acceso?caminetto col fuoco acceso?
Cosa succede se metto una pentola piena Cosa succede se metto una pentola piena d’acqua con dei chicchi di riso sul fondo d’acqua con dei chicchi di riso sul fondo sul fuoco?sul fuoco?
Cosa succede se mi espongo al sole?Cosa succede se mi espongo al sole? Cosa hanno in comune iCosa hanno in comune i fenomeni
descritti e cosa hanno di diverso?
Cosa significa condurre? Cosa significa condurre? Cosa intendiamo dire con la parola Cosa intendiamo dire con la parola
“termica”“termica” La conduzione termica è il La conduzione termica è il
trasferimento di energia termica che trasferimento di energia termica che si verifica all’interno dei solidi, liquidi si verifica all’interno dei solidi, liquidi e gas dalle zone di più alta e gas dalle zone di più alta temperatura verso quelle a più bassa temperatura verso quelle a più bassa temperatura temperatura
La conduzione termicaLa conduzione termica
La conduzione del caloreLa 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 convenzioneLa convenzioneNei fluidi (liquidi e gas) le molecole non sono ferme perciò la conduzione non può verificarsi
Il trasporto di calore avviene in altri modi
Osservate la seguente figura; vi ricorda qualcosa?
Descriviamo cosa sta succedendo.
Il liquido vicino alla fiamma si riscalda, riscaldandosi tende a salire, arriva in superficie e si raffredda, dopo di ché tende a scendere (perché?)
Si forma cosi una struttura circolare all’interno del liquido che prende il nome di cella convettiva
Celle convettive atmosferica Celle convettive nel
mantello
Si ha convenzione
quando al trasporto di calore si associa un
movimento di materia
I moti convettivi tendono a distribuire uniformemente il
calore in tutto il corpo e cessano all’equilibrio termico
L’irraggiamentoL’irraggiamento
In questo cado si parla di irraggiamento, col termine di irraggiamento si intende un trasferimento di energia fra due corpi tramite l’utilizzo di radiazioni elettromagnetiche
Fra il Sole e la Terra non c’è materia per cui l’energia che riceviamo dal Sole, calore compreso, non può utilizzare uno dei metodi precedenti
Le radiazioni che trasportano il calore sono i raggi infrarossi perciò ci si riferisce ad esse come radiazioni termiche
Quando il calore si propaga senza che fra
i due corpi siano a contatto si dice che la trasmissione del calore avviene
per irraggiamento attraverso l’utilizzo di raggi
infrarossi
Centra qualcosa il colore Centra qualcosa il colore con il calore?con il calore?
Secondo voi è una domanda sensata o Secondo voi è una domanda sensata o no?no?
Provate a riflettere su precedenti Provate a riflettere su precedenti esperienze in cui avete associato una esperienze in cui avete associato una sensazione di calore ad un particolare sensazione di calore ad un particolare colore (anche in merito all’esperimento colore (anche in merito all’esperimento suggerito nel cap. precedente)suggerito nel cap. precedente)
Che cosa possiamo concludere? 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 assorbetutte le radiazioni e si riscalda di
più, a parità di tempo di esposizione, rispetto al bianco
La conducibilità termicaLa conducibilità termica Secondo voi tutte le sostanze Secondo voi tutte le sostanze
conducono il calore nella stessa conducono il calore nella stessa maniera?maniera?
Nell’esperimento che avete fatto Nell’esperimento che avete fatto quale cucchiaio era più caldo e quale quale cucchiaio era più caldo e quale più freddo e perché?più freddo e perché?
Cosa ne possiamo dedurre?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?Cosa possiamo concludere? La capacità che ha ciascuna La capacità che ha ciascuna
sostanza di strasmettere calore è sostanza di strasmettere calore è detta conducibilità termica ed è detta conducibilità termica ed è caratteristica per ciascuna caratteristica per ciascuna sostanzasostanza
Le sostanze che hanno una Le sostanze che hanno una elevata conducibilità termica sono elevata conducibilità termica sono dette conduttoridette conduttori es. i metalli es. i metalli
Le sostanze che hanno una scarsa Le sostanze che hanno una scarsa conducibilità termica sono dette conducibilità termica sono dette isolantiisolanti es. il legno es. il legno