Post on 01-May-2015
Importanza della temperatura
La temperatura è un parametro utile alla descrizione delle proprietà dei materiali,
solidi, liquidi o gassosi.La temperatura e l’umidità permettono di descrivere l’ambiente in cui può trovarsi un’opera d’arte e gli effetti indotti su di
essa.
Le nuove tecnologie disponibili permettono di osservare e studiare il comportamento termico di edifici e opere d’arte in modo non invasivo
La Temperatura
Servono sistemi che abbiano delle proprietà sensibili a T e misurabili.
La dilatazione dei solidi e dei liquidi infunzione della temperatura.
Tali sistemi sono detti TERMOMETRI
La temperatura descrive lo stato di caldo o di freddo di un corpo.
La nostra sensibilità è soggettiva.
Taratura del termometro
Poi si immerge in un contenitore, dove si trova acqua in ebollizione, il liquido si dilata e
raggiungerà un livello superiore .Vi si attribuisce il valore 100.
Il termometro deve fornire un’informazione numerica dello stato di caldo o freddo: misura.
Si utilizza acqua e ghiaccio, si inserisce il termometro nel contenitore e al livello del
liquido si marca un segno. Vi si attribuisce il valore 0.
Per motivi storici esistono varie scale termometriche, le prime due, più diffuse, risultano di interesse per chi viaggia o scambia opere
d’arte, la terza di interesse fisico:
Congelamento Ebollizione Divisioni
Scale Termometriche
Scala Celsius 0 o C 100 o C 100 (1742)
Scala Fahrenheit 32 o F 212 o F 180 (1724)
Scala Kelvin 273.15 K 373.15 K 100 o assoluta (1847)
Le altezze del liquido coincidono, il valore attribuito cambia:
Conversioni di Temperatura
KelvinFahrenheitCelsius
KelvinoFahrenheitCelsius
KelvinFahrenheitcelsius
hh
hh
hh
hhh
hhh
0
1
0
1
0
1
00
111
:entrambi dividere Possiamo
.
anche ma
,
:180
32
100
,32212
32
0100
0
,0
1
0
1
FC
FC
FahrenheitCelsius
tt
tt
h
h
h
h
Caso turistico-artistico: Per le proprietà fisiche:
:100
15.273
100
,15.27315.373
15.273
0100
0
,0
1
0
1
KC
KC
KelvinCelsius
tt
tt
h
h
h
h
329
5 Fc tt 15.273 kc tt
Misura del caloreUnità di misura del calore kilocaloria (kcal).
Quantità di calore necessaria per aumentare di 1 oC, da 14.5 oC a 15.5 oC un kg di acqua.
Sistema Britannico British Thermal Unit (Btu)
Quantità di calore necessaria per aumentare di 1 oF, da 58.5 oF a 59.5 oF una lb di acqua.
1 Btu = 0. 253 kcal.
Equivalente meccanico (energia in Joule).
1 kcal = 1000 cal = 4186 J
1 Btu = 778 lbf ft =1055 J.
Il calore si trasmette da un corpo a T maggiore a quello a T minore, finché i due corpi non raggiungono l’equilibrio
Equilibrio Termico.
Legge zero della termodinamica:
se due sistemi A e B sono in equilibrio con un terzo sistema C, allora A e B sono in equilibrio tra loro.
Grazie a questa legge possiamo definire lo stato termico di un sistema mediante la Temperatura e quindi mediante l’utilizzo di termometri.
Calore (Q)
Con un altro materiale vedremmo che i tempo richiesto sarà diverso (Q diversi) per ottenere lo stesso t.
Si utilizza una sorgente di calore costante,all’aumentare della quantità di materia
da scaldare aumenta in tempo necessario per avere la stessa temperatura finale
Δt stesso lo avereper mQ
Questa proprietà peculiare di ogni materiale è detta calore specifico c
t cmQ
Il calore ceduto o assorbito da un corpo di massa m è proporzionale alla variazione di Temperatura alla massa ed al calore specifico
Calore specifico (c)
Ct 100
tmcQ
Sostanza kcal/(kg oC) J/(kg o
C)
Acqua 1,000 4186
Alluminio 0.215 900.0
Ferro 0.108 452.1
Ghiaccio 0.500 2093
Ottone 0.094 393.5
Vapore acqueo 0.481 2013
piombo 0.031 129.8
vetro 0.20 837.2
Tutte le palline sono alla stessa temperatura.
,tm
Qc
Vengono collocate sulla paraffina e per materiali diversi si avranno penetrazioni diverse del blocco di paraffina nonostante siano alla stessa temperatura.
Termometri Termometri a liquido: mercurio (da -38.9 oC a 360 oC).
Basse T Alcool colorato ( -80 oC) … pentano …
Termometri di massima: strozzatura nel bulbo.
e minima.
Termometri metallici
Termometri a resistenza elettrica. Platinum resistor 100 PTR 100
Coppie termoelettrice. TC K, T
Termometri ottici rivelatori di infrarosso
Taratura dei termometri
T di fusione
T di ebollizione
T aumentakcal/kg 7.79fL Calore latente di fusione
raffr. solidificazione
kcal/kg 539eL Calore latente di evaporazione raffr. condensazione
mQ f fL
mQe eL
Sono stati utilizzati due multimetri (uno economico ed uno professionale) equipaggiati per la misura di Termocoppie di tipo K, abbiamo calibrato quattro
termocoppie etichettate A, B, C e D.
La seconda e terza colonna sono relative al multimetro economico, la quinta e la sesta sono relative al multimetro professionale.
Tester Economico Tester Professionale
Taratura del 23 febbraio 2006
Taratura di TC in classe
TC tipo K T fusione Ghiaccio
T ebollizioe Acqua
T classe
T fusione del ghiaccio
T ebollizioe Acqua
T
Classe
A Maurizio 2 100 27 3 100 24
B 1 99 24 2 100 25
C Clara 2 100 24 2 100 24
D Francesca 2/3 100 22/23 4 100 20
Temperatura : materia e movimento
La più semplice struttura di un solido può essere
rappresentata come in figura.
Più alta è la T del solido maggiore è la vibrazione delle molecole.
La temperatura di un corpo è indice dell’energia di movimento (cinetica) del corpo
stesso.Dobbiamo quindi approfondire alcuni concetti basilari .
Energia e calorePer capire il concetto di energia ci rivolgiamo ai nostri
divertimenti.
L’energia descrive la capacità di un corpo di compiere lavoro.
Energia meccanica: cinetica e potenziale
Il punto D può essere raggiunto fornendo ulteriore energia dall’estero (Lavoro).
Altrimenti si raggiungerà solo il livello iniziale (linea verde).
Massima Energia Cinetica
Massima energia Potenziale
Forza e lavoroApplico una forza F lungo la direzione del moto, aumenterà la velocità (auto in accelerazione a > 0).
d
d Applico una forza F che si oppone al moto, diminuirà la velocità (auto in accelerazione a < 0).
advv if 222
0222 advv if
maF
0222 advv if
dFmvmvmadmvmv ifif 2222
2
1
2
12
kEdFL
Teorema dell’energia cinetica
Quanto maggiore è il dislivello più veloce sarà la navicella.
mgFg h
2k 2
1E Cinetica Energia mv
Per cambiare le condizioni del sistema devo fare del lavoro dall’esterno contro la forza di gravità per portare il peso in quota.
hmg ospostament ForzaL
hmg - ospostament ForzaL
Fg h
Fg h
Lasciando cadere il corpo il lavoro fatto viene restituito sotto forma di energia cinetica, ora è la forza di gravità a fare lavoro.
Energia potenziale
Per le forze di tipo conservativo posso definire una funzione che dipenda solo dalla posizione tale chemi dia il lavoro fatto dalla forza.
pE- L
Questa energia è detta energia potenziale. Ovvero potenzialità a compiere lavoro.
kEdFL In
Si riscriva il lavoro fatto da forze conservative si ha:
kpk EEEL pk EE 0
pE- L
Principio di conservazione dell’energia meccanica
kEL forze) L(altre ve)conservati L(forzeL
pEL veconservati forze kp EEL forze) (altre
0 kp EE
Nel caso in cui non agiscano altre forze si ha:
pkM EEE
L’ Energia Meccanica si conserva.