La temperaturaÈ legata alla quantità di energia cinetica degli atomi che costituiscono un corpo o sostanza. Gli atomi si muoveranno di più con una temperatura più alta e di meno con una temperatura piùbassa. L’uomo attraverso il tatto può sentire se un oggetto è caldo o freddo, ma questo tipo di valutazione non può essere considerata una misura, in quanto è soggettiva.

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Equilibrio termico

• Due corpi o sostanze a temperatura diversa messi a contatto, raggiungeranno la stessa temperatura; il calore si trasferisce dall’oggetto più caldo a quello più freddo.

Dilatazione termica

• Un corpo o sostanza sottoposto ad aumento di temperatura si dilata, cioèaumenta le sue dimensioni.

Questo fenomeno mi consente di costruire uno strumento per misurare la temperatura (termometro).

Il termometro

• È costituito da un tubicino sottile di vetro in cui viene messa una sostanza liquida (alcol, mercurio o altro).

• La taratura avviene mettendo il temometro nel ghiaccio in fusione (0°) e nel vapore dell’acqua in ebollizione (100°).

• Per concludere basta dividere la distanza tra 0 e 100 in cento parti uguali. Ogni intervallo corrisponde a un grado celsius o centigrado.

0°

100°

0°

Altre scale di misura della temperatura: scala assoluta o

Kelvin

0°Kelvin=-273.15°Centigradiè la temperatura minima teorica della materiaT[°C]=T[°K]-273.15T[°K]=T[°C]+273.15

0°C=273.15°K100°C=373.15

Es1: Tk=300°KTc=300-273=27°C

Es2: Tc=22°CTk=22+273=295°K

Altre scale di misura della temperatura: scala Fahrenheit

• Utilizzata sopratutto nei paesi anglosassoni (stati uniti, inghilterra)

32°F=0°C212°F=100°C

T[°F]=32+1,8·T[°C]T[°C]=(T[°F]-32)/1,8

Il calore

È la quantità di energia che utilizzo per aumentare la temperatura di un oggetto o di una sostanza.

L’unità di misura del calore ufficialmente è il Joule[J] ma in realtà viene utilizzata comunemente la Caloria[Cal].

1 Caloria è la quantità di energia che porta la temperatura di 1Kg di acqua distillata (1 litro) da 14.5 a 15.5°C.

1[Cal]=4186[J]

Nb:1Cal=1000cal=1KcalQuindi1Cal: 1 chilocaloria (alza di 1°C un Kg di acqua)1cal: 1 caloria (alza di 1°C un g di acqua)

Il calore specifico• È la quantità di energia che serve per

alzare di 1°C la quantità di 1g di sostanza o materiale. Di seguito la tabella con alcuni materiali

Stato della materia

• Stato solido

• Stato liquido

• Stato gassoso oaeriforme

Passaggi di stato

• Avvengono fornendo o togliendo energia termica alla materia.

(possono anche avvenire comprimendo la materia tipo un gas)

FUSIONE EVAPORAZIONE

SOLIDIFICAZIONE CONDENSAZIONE

BRINAZIONE

SUBLIMAZIONE

IL PASSAGGIO DA GASSOSO A LIQUIDO MEDIANTE COMPRESSIONE SI CHIAMA LIQUEFAZIONE

SOLIDOLIQUIDO GASSOSO

La fusione• Fornendo calore ad un solido (es ghiaccio) la sua

temperatura aumenta.

• Giunti alla temperatura di fusione (es 0°C) la temperatura non aumenta più e rimane costante fino alla completa fusione di tutto il solido.

• Quando tutto è diventato liquido la temperatura ricomincerà a salire.

Differenza tra evaporazione e ebollizione

• L’evaporazione, ad esempio dell’acqua, avviene anche a temperatura ambiente ed è dovuta alle particelle che si staccano dalla superfice del liquido e passano allo stato aeriforme; maggiore è la temperatura del liquido, maggiore è l’energia cinetica delle sue particelle e piùveloce è l’evaporazione.

• L’ebollizione si ha quando si raggiunge una temperatura critica (ad esempio 100°C nell’acqua); le particelle passano allo stato aeriforme in maniera tumultuosa generando delle bolle nel liquido. Durante l’ebollizione la temperatura del liquido rimane costante.

Propagazione del calore

• Conduzione: il calore (energia cinetica delle particelle) avviene per contatto. Tale propagazione avviene nei solidi. Posso classificare i materiali come buoni conduttori e cattivi conduttori.

Propagazione del calore

• Convezione: si creano dei flussi (moti convettivi) di materia, nei liquidi e nei gas, che vanno a mescolarsi e a riscaldare l’altra materia.

Propagazione del calore

• Irradiazione: avviene per mezzo di onde elettromagnetiche. In particolari i cosidettiRAGGI INFRAROSSI vanno a colpire il materiale aumentado l’energia cinetica delle particelle che lo costituiscono e quindi la sua temperatura.

calore

Raggi infrarossi

Riscaldamento terrestre

• Il sole emette un ampio spettro di radiazioni elettromagnetiche; parte di esse costituiscono la luce o spettro luminoso che va dal rosso (bassa frequenza) all’azzurro/violetto (alta frequenza). Le radiazioni infrarosse sono le principali responsabili del riscaldamento terrestre; colpendo la superficie del pianeta si trasformano in calore. Inoltre la quantità di calore dipende dall’angolo di incidenza con la superficie; ho maggior calore quando la radiazione èperpendicolare (per tale motivo allontanadomidall’equatore o in montagna ho una diminuzione della temperatura).

Le fonti di energia• Fonti fossili non rinnovabiliPetrolio, carbone, gas naturale (metano)• Fonti naturali rinnovabiliBiomasse: legna da ardere, biogas (fermentazione di sostanze vegetali e

animali), olii vegetali, bioetanolo (alcol)Energia solare: solare termico (scalda l’acqua) e fotovoltaico (energia elettrica)Energia idrica: fiumi o mareeEnergia eolica: vento• Energia nucleare:Fissione (rottura) di atomi pesanti (uranio, plutonio) per produrre energia. Usa

fonti non rinnovabili.Fusione (di atomi di idrogeno): non ancora controllabile dall’uomo

Fonti fossili (non rinnovabili)

- Petrolio e metanoMateriale organico (animale e vegetale) rimasto sepolto per

milioni di anni e “fossilizzato”. Lo si estrae dal sottosuolo in forma liquida (petrolio) e gassosa (metano o gas naturale). Viene poi trasformato in energia per combustione. Dal petrolio vengono ricavati principalmente per raffinazione: la benzina, il gasolio, il gpl e il catrame.

- CarboneMateriale vegetale (legno) fossilizzato e trasformato in

carbone da batteri (circa 300 milioni di anni fa)Nb : la combustione di fonti fossili libera anidride carbonica

e altre sostanze nell’atmosfera (INQUINAMENTO)

Biomasse• Vengono bruciate sostanze organiche (vegetali e animali) per

produrre energia.NB: anche il bruciare biomasse inquina

Tipi di utilizzo della biomassa- Combustione diretta (es combustione legna)Si producono sostanze inquinanti tra cui diossina- Biogas: viene fatto fermentare in assenza di ossigeno la

sostanza organica con dei particolari batteri per produrre metano

Formazione di botulino e clostridi, forte impatto ambientale, inquinamento

- Trasformazione della biomassa in sostanza combustibile: etanolo, olio

Forte impatto ambientale, gas inquinanti- Pirolisi: la biomassa viene scaldata ad altissime temperature e

trasformata in materiale combustibileMolto inquinante

Energia solare• Solare termico: viene scaldata

dell’acqua che scorre all’interno di pannelli esposti al sole. Non si produce energia elettrica ma solo acqua calda. Rendimento molto elevato. Costo basso dei pannelli. Durata infinita dell’impianto.

• Solare fotovoltaico: sono costruiti con silicio e producono energia elettrica. Hanno un costo abbastanza elevato e un rendimento piuttosto basso (servono grandi pannelli per produrre tanta energia). Viene garantita una durata di circa 10 anni.

Energia eolica

• Viene sfruttata la forza del vento per far girare delle pale e produrre energia elettrica.

Energia idrica

• Vengono sfruttati corsi d’acqua e maree (poco utilizzate) per azionare delle turbine e produrre energia elettrica

Energia nucleare

• Fusione nucleare: si ottiene calore fondendo assieme 2 atomi di idrogeno (H) per formare un atomo di elio (He). Serve un’enorme quantità di energia per innescare la fusione e non è attualmente controllabile dall’uomo. È la reazione che avviene nel sole.

• Fissione nucleare: viene spezzato un atomo di un elemento radioattivo (Uranio o Plutonio). In questo modo si ottiene energia termica utilizzata per produrre vapore che aziona le turbine e produce elettricità. Ho il problema di smaltire il materiale radioattivo rimanente dalla reazione e della sicurezza e impatto ambientale della centrale.

Relazione/ricerca

Argomenti• Temperatura• Calore• Passaggi di stato• Fonti di energiaFonti di documentazione• Appunti di scuola• Libri• InternetNb : sulla relazione ci deve essere ALMENO tutto quello

che è stato fatto in classe