Gli effetti del calore

Effetti del calore

Dilatazione termicaCosa succede alle molecole di un corpo se si aumenta di temperatura?Aumenta lagitazione termica Ma qual il risultato sullo spazio occupato dagli atomi?E come se un atomo occupasse pi spazioQuali sono le conseguenze?Un aumento del suo volumeLe diverse sostanze, a parit di calore fornito, si dilatano in modo disuguale

VideoLa dilatazione termica dei gasla dilatazione termica dei gas (contrazione)preparazione esperimento dilatazione termica dei gasperch il palloncino si gonfia da solo?Prevenire i problemi della dilatazione/contrazione termica: Cosa notate?Curva da Sole

Calore specificoAbbiamo gia sentito parlare di calore specifico quando?Abbiamo perci parlato non di calore specifico delle sostanze ma di calore specifico di una particolare sostanzaSecondo voi perch? Quali supposizioni possiamo fare?esperimento sul calore specificoLe 5 sfere sono di materiali differentiLa sostanza che ha maggior capacit di cedere calore alla cera si dice che ha calore specifico maggioreAbbiamo visto che il calore posseduto da un corpo dipende dalla temperatura e dalla massa, adesso sappiamo che dipende anche da calore specificoQ = m x T x cs m = massa T = temperatura cs = calore specifico

Propagazione del caloreLesperimento precedente ha mostrato come il calore passa dalle sfere (calde) alla cera (fredda)La cera si riscaldata ma cosa successo alle sfere?Si sono raffreddate perch?Cedendo calore lintensit di energia termica (temperatura) diminuitaIl calore passa sempre da un corpo pi caldo ad uno pi freddoMa cosa succede alla fine? Qual il risultato finale?

Vi siete mai misurati la temperatura?Raccontate cosa fate?Raccontate cosa successoCosa successo al termometro?Per continuare ci serve una definizione di equilibrio. Cosa lequilibrio?Ricordiamoci a cosa serve il termometroCon che cosa era in equilibrio prima il termometro?Con che cosa in equilibrio poi?Adesso ci serve una definizione di equilibrio di temperartura. Provate a darla.

Definizione di equilibrio termicoIl calore si propaga sempre passando da un corpo pi caldo ad uno pi 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 dacqua 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?

Cosa significa condurre? Cosa intendiamo dire con la parola termicaLa conduzione termica il trasferimento di energia termica che si verifica allinterno dei solidi, liquidi e gas dalle zone di pi alta temperatura verso quelle a pi bassa temperatura La conduzione termica

La conduzione del caloreCosa 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 movimentoIn seguito trasmettono questo movimento alle molecole vicine che aumentano il loro moto di vibrazioneLa conduzione di calore il trasporto di energia termica da molecola a molecola anche se le molecole rimangono nella stessa posizione

La convenzioneNei fluidi (liquidi e gas) le molecole non sono ferme perci la conduzione non pu verificarsiIl trasporto di calore avviene in altri modiOsservate 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 ch tende a scendere (perch?)Si forma cosi una struttura circolare allinterno del liquido che prende il nome di cella convettiva Celle convettive atmosfericaCelle convettive nel mantelloSi ha convenzione quando al trasporto di calore si associa un movimento di materiaI moti convettivi tendono a distribuire uniformemente il calore in tutto il corpo e cessano allequilibrio termico

LirraggiamentoIn questo cado si parla di irraggiamento, col termine di irraggiamento si intende un trasferimento di energia fra due corpi tramite lutilizzo di radiazioni elettromagneticheFra il Sole e la Terra non c materia per cui lenergia che riceviamo dal Sole, calore compreso, non pu utilizzare uno dei metodi precedentiLe radiazioni che trasportano il calore sono i raggi infrarossi perci ci si riferisce ad esse come radiazioni termicheQuando il calore si propaga senza che fra i due corpi siano a contatto si dice che la trasmissione del calore avviene per irraggiamento attraverso lutilizzo di raggi infrarossi

Centra qualcosa il colore con il calore?Secondo voi 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 allesperimento suggerito nel cap. precedente)Che cosa possiamo concludere?

Il colore di un oggetto dovuto alla sua capacita di riflettere e assorbire particolari radiazioni elettromagnetiche come vedremo pi avanti nel corso di scienze; il colore bianco riflette tutte le radiazionie si riscalda di meno mentre il nero assorbetutte le radiazioni e si riscalda di pi, a parit di tempo di esposizione, rispetto al bianco

La conducibilit termicaSecondo voi tutte le sostanze conducono il calore nella stessa maniera?Nellesperimento che avete fatto quale cucchiaio era pi caldo e quale pi freddo e perch?Cosa ne possiamo dedurre?

Consideriamo un apparecchi formato da 3 sbarre: alluminio, ottone e ferroA distanze uguali dallorigine attacchiamo con della plastilina 4 palline su ciascuna sbarra (tre nel caso del ferro) e nel punto di incrocio forniamo caloreDopo un certo tempo dallaccensione 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 ottoneNellultima 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 capacit che ha ciascuna sostanza di strasmettere calore detta conducibilit termica ed caratteristica per ciascuna sostanza Le sostanze che hanno una elevata conducibilit termica sono dette conduttori es. i metalliLe sostanze che hanno una scarsa conducibilit termica sono dette isolanti es. il legno