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.