Calore e temperaturaCalore e temperatura

Che cosa sono?Che cosa sono?

Fate alcuni esempi in cui si parla di calore Fate alcuni esempi in cui si parla di calore

Cercate di dire cosa è il caloreCercate di dire cosa è il calore

Fate alcuni esempi in cui si parla di Fate alcuni esempi in cui si parla di temperaturatemperatura

Cercate di dire cosa è la temperaturaCercate di dire cosa è la temperatura

Fate alcuni esempi in cui si parla sia di Fate alcuni esempi in cui si parla sia di calore che di temperaturacalore che di temperatura

Calore e temperatura sono uguali o diversi Calore e temperatura sono uguali o diversi e perché?e perché?

Come percepiamo calore e Come percepiamo calore e temperatura?temperatura?

Come abbiamo visto l’anno scorso un Come abbiamo visto l’anno scorso un delle proprietà degli esseri viventi era la delle proprietà degli esseri viventi era la reazione agli stimolireazione agli stimoli

Quale delle due è uno stimolo: calore, Quale delle due è uno stimolo: calore, temperatura o entrambi?temperatura o entrambi?

Se sono stimoli proviamo a capire in che Se sono stimoli proviamo a capire in che modo possiamo percepirlimodo possiamo percepirli

Il tattoIl tatto

Attraverso il tatto noi ci accorgiamo se un corpo Attraverso il tatto noi ci accorgiamo se un corpo è caldo oppure è freddoè caldo oppure è freddo

Ma da cosa dipende la nostra reazione: dal suo Ma da cosa dipende la nostra reazione: dal suo calore o dalla sua temperatura?calore o dalla sua temperatura?

Se ci pensiamo bene possiamo riuscire a fare Se ci pensiamo bene possiamo riuscire a fare una distinzione fra i due fenomeniuna distinzione fra i due fenomeni

Analizziamo le seguenti due figureAnalizziamo le seguenti due figure

Quale dei due contiene più calore?Quale dei due contiene più calore?

Quale dei due ha una temperatura più Quale dei due ha una temperatura più alta?alta?

Se riflettiamo bene sulle due situazioni e Se riflettiamo bene sulle due situazioni e immaginiamo un esperimento possiamo immaginiamo un esperimento possiamo arrivare alla conclusione correttaarrivare alla conclusione corretta

Potete toccare il fiammifero?Potete toccare il fiammifero?

Potete toccare l’acqua?Potete toccare l’acqua?

Immaginate di buttare il fiammifero nella Immaginate di buttare il fiammifero nella vasca cosa succedevasca cosa succede

Otre alla banale (ma non troppo) Otre alla banale (ma non troppo) constatazione che il fiammifero si è spento constatazione che il fiammifero si è spento possiamo fare altre osservazionipossiamo fare altre osservazioni

Possiamo toccare ora il fiammifero?Possiamo toccare ora il fiammifero?

Perché?Perché?

Cosa ha perso il fiammifero acceso?Cosa ha perso il fiammifero acceso?

Dove è finito?Dove è finito?

Se tocchiamo l’acqua ci scottiamo?Se tocchiamo l’acqua ci scottiamo?

Perché?Perché?

ConclusioniConclusioni

Buttando il fiammifero sull’acqua si è Buttando il fiammifero sull’acqua si è spento e raffreddatospento e raffreddato

Se tocco l’acqua mi accorgo che la Se tocco l’acqua mi accorgo che la sensazione al tatto è rimasta la stessasensazione al tatto è rimasta la stessa

Ma essa si è presa qualcosa dal Ma essa si è presa qualcosa dal fiammifero acceso che ha modificato fiammifero acceso che ha modificato pochissimo il suo statopochissimo il suo stato

È come se l’acqua avesse 100000 ed ora È come se l’acqua avesse 100000 ed ora è 100001è 100001

Il fiammifero però prima aveva qualcosa a Il fiammifero però prima aveva qualcosa a 350 è ora ha 20350 è ora ha 20

Abbiamo una situazione in cui una perdita Abbiamo una situazione in cui una perdita di 330 è non ha prodotto nulla o quasidi 330 è non ha prodotto nulla o quasi

Siamo nella stessa situazione in cui si Siamo nella stessa situazione in cui si regala un euro ad un milionarioregala un euro ad un milionario

Il fiammifero ha perso buona parte della Il fiammifero ha perso buona parte della sua temperatura cedendo il calore che sua temperatura cedendo il calore che possedeva all’acqua che siccome aveva possedeva all’acqua che siccome aveva già molto calore ha aumentato pochissimo già molto calore ha aumentato pochissimo la sua temperaturala sua temperatura

Cosa hanno in comuneCosa hanno in comune

A quali associamo il calore

Perciò il calore è una particolare forma di energia che chiamiamo energia termica

EnergiaEnergia

Ecco un’altra parola di cui tutti parlano ma Ecco un’altra parola di cui tutti parlano ma pochi sanno cos’èpochi sanno cos’è

Che cosa è l’energia?Che cosa è l’energia?

A questo punto del corso non vale la pena A questo punto del corso non vale la pena di dare una definizione rigorosa che ci di dare una definizione rigorosa che ci porterebbe lontanoporterebbe lontano

Ci basta sapere che “l’energia la capacità Ci basta sapere che “l’energia la capacità di compiere un lavoro”di compiere un lavoro”

Riscaldare e raffreddareRiscaldare e raffreddare

Siamo pronti per una nuova tortura:Siamo pronti per una nuova tortura:

Se abbiamo capito le diapositive Se abbiamo capito le diapositive precedenti dovreste essere in grado di precedenti dovreste essere in grado di rispondere a queste due domande:rispondere a queste due domande:

Cosa significa riscaldare?Cosa significa riscaldare?

Cosa significa raffreddare?Cosa significa raffreddare?

Riscaldare una sostanza significa fornirle una Riscaldare una sostanza significa fornirle una certa quantità di calore che comporta un certa quantità di calore che comporta un aumento dell’agitazione termica delle sue aumento dell’agitazione termica delle sue molecolemolecoleRaffreddare una sostanza significa sottrarle Raffreddare una sostanza significa sottrarle una certa quantità di calore che comporta una una certa quantità di calore che comporta una diminuzione dell’agitazione termica delle sue diminuzione dell’agitazione termica delle sue molecolemolecole

TemperaturaTemperatura

Il fiammifero aveva poco calore rispetto Il fiammifero aveva poco calore rispetto alla vasca piena di acqua ma distribuito in alla vasca piena di acqua ma distribuito in poca materiapoca materia

Questo ci porta direttamente al concetto di Questo ci porta direttamente al concetto di temperaturatemperatura

La temperatura è l’intensità dell’energia La temperatura è l’intensità dell’energia termica posseduta da un corpo termica posseduta da un corpo

TermometroTermometro

Il termometro è uno strumento che utilizza Il termometro è uno strumento che utilizza particolari proprietà della materia che particolari proprietà della materia che variano al variare della temperatura variano al variare della temperatura

Una di queste proprietà è quella Una di queste proprietà è quella posseduta dalle sostanze di aumentare di posseduta dalle sostanze di aumentare di temperatura se vengono scaldatetemperatura se vengono scaldate

Tubo capillare sotto Tubo capillare sotto vuotovuoto

Bulbo con mercurioBulbo con mercurio

Scala termometricaScala termometrica

Quando il bulbo Quando il bulbo viene a contatto con viene a contatto con un corpo scambia un corpo scambia calore con esso fino a calore con esso fino a che il livello termico che il livello termico dei due corpi non dei due corpi non arriva all’equilibrioarriva all’equilibrio

Il liquido sale (o scende) e la scala graduata ci fornisce la temperatura dell’oggetto

Taratura del termometroTaratura del termometroPer tarare un termometro lo Per tarare un termometro lo si pone prima a contatto con si pone prima a contatto con ghiaccio contenete ghiaccio ghiaccio contenete ghiaccio fondente. Quando il fondente. Quando il mercurio si ferma e si fa un mercurio si ferma e si fa un segnettosegnetto

Poi si immerge lo stesso Poi si immerge lo stesso termometro nell’acqua termometro nell’acqua bollente e si ripete al stessa bollente e si ripete al stessa operazione precedenteoperazione precedente

Infine l’intervallo fra i due Infine l’intervallo fra i due segni viene suddiviso in 100 segni viene suddiviso in 100 partiparti

Alla prima tacca assegniamo 0°Alla prima tacca assegniamo 0°

All’ultima 100°All’ultima 100°

L’unità di misura di un termometro L’unità di misura di un termometro costruito in questa maniera prende il nome costruito in questa maniera prende il nome di grado centigradodi grado centigrado

Esistono varie scale termometriche, quella Esistono varie scale termometriche, quella meno usata è la scala Réaumur, le altre meno usata è la scala Réaumur, le altre sono la Fahrenehit e la Kelwinsono la Fahrenehit e la Kelwin

La scala RéaumurLa scala Réaumur

Si tratta di una scala di interesse puramente Si tratta di una scala di interesse puramente storicostorico

I principi sono gli stessi della scala centigrada ma I principi sono gli stessi della scala centigrada ma l’intervallo è stato diviso in 80 parti anziché 100l’intervallo è stato diviso in 80 parti anziché 100

Non si tratta di una bizzarria, l’alcol (materiale Non si tratta di una bizzarria, l’alcol (materiale usato da Réaumur) passando dalla temperatura usato da Réaumur) passando dalla temperatura del ghiaccio fondente a quella dell’acqua bollente del ghiaccio fondente a quella dell’acqua bollente aumenta il suo volume di 80/1000aumenta il suo volume di 80/1000

1°R corrisponde quindi all’aumento di 1/1000 del 1°R corrisponde quindi all’aumento di 1/1000 del volume dell’alcolvolume dell’alcol

Scala FaharenheitScala FaharenheitLa scala Faharenneit pone lo zero alla La scala Faharenneit pone lo zero alla temperatura più bassa raggiungibile in laboratorio temperatura più bassa raggiungibile in laboratorio all’epoca della sua proposta (1724) in questo all’epoca della sua proposta (1724) in questo modo si potevano avere solo valori positivimodo si potevano avere solo valori positivi

Tarò il suo termometro basandolo sulla Tarò il suo termometro basandolo sulla temperatura del sangue dei cavalli (era temperatura del sangue dei cavalli (era veterinario)veterinario)

Per questo i sui valori di congelamento (32°) e di Per questo i sui valori di congelamento (32°) e di ebollizione (212°) ci appaiono straniebollizione (212°) ci appaiono strani

La scala KelvinLa scala KelvinLa scala K ha gli stessi principi di quella F La scala K ha gli stessi principi di quella F cioè trovare un modo per avere tutte cioè trovare un modo per avere tutte temperature positivetemperature positivePone lo 0K alla temperatura più bassa Pone lo 0K alla temperatura più bassa possibilepossibileA livello molecolare la temperatura non è A livello molecolare la temperatura non è altro che una misura dello stato di altro che una misura dello stato di agitazione termica delle molecoleagitazione termica delle molecoleAlla temperatura di 0K le molecole sono Alla temperatura di 0K le molecole sono ferme perciò è impossibile l’esistenza di ferme perciò è impossibile l’esistenza di temperature più bassetemperature più basse

La scala K è stata La scala K è stata divisa in modo tale che divisa in modo tale che 1°C corrispondesse 1°C corrispondesse esattamente a 1Kesattamente a 1K

Così facendo il punto Così facendo il punto di congelamento di congelamento dell’acqua cade a dell’acqua cade a 273,16K273,16K

Quello di ebollizione Quello di ebollizione dell’acqua a 373,16Kdell’acqua a 373,16K

Tipi di termometriTipi di termometri

Termometro a liquido; è il classico Termometro a liquido; è il classico termometro che utilizziamo comunemente; termometro che utilizziamo comunemente; può contenere mercurio od alcol. può contenere mercurio od alcol.

Il primo è utile per misurare temperature Il primo è utile per misurare temperature relativamente alte (-32 – 357°C) relativamente alte (-32 – 357°C)

Il secondo temperature basse (-100 – Il secondo temperature basse (-100 – 80°C)80°C)

Il termometro galileianoIl termometro galileiano

Il termometro galileiano utilizza la variazione Il termometro galileiano utilizza la variazione di densità che si ha in un liquido quando la di densità che si ha in un liquido quando la temperatura variatemperatura varia

Nel corso dell’anno imparerai che un corpo Nel corso dell’anno imparerai che un corpo meno denso (es. olio) galleggia sopra uno meno denso (es. olio) galleggia sopra uno più denso (es. acqua)più denso (es. acqua)

Il termometro galileiano sfrutta questi due Il termometro galileiano sfrutta questi due principiprincipi

Termometri liberi e a massimaTermometri liberi e a massima

I termometri liberi sono quelli in cui la I termometri liberi sono quelli in cui la colonnina di mercurio può oscillare colonnina di mercurio può oscillare liberamente ad ogni variazione di liberamente ad ogni variazione di temperaturatemperatura

Quelli a massima invece sono termometri il Quelli a massima invece sono termometri il cui capillare presenta una strozzatura che cui capillare presenta una strozzatura che impedisce al liquido di scendere (es. impedisce al liquido di scendere (es. termometro clinico)termometro clinico)

Termometri digitaliTermometri digitaliPer motivi di Per motivi di inquinamento inquinamento ambientale ambientale ultimamente si è ultimamente si è proibito l’uso del proibito l’uso del mercurio all’interno dei mercurio all’interno dei termometritermometri

Questo tipo di Questo tipo di termometri è stato termometri è stato sostituito dai sostituito dai termometri digitalitermometri digitali

Termometro a massima e minimaTermometro a massima e minima

Il termometro a minima e massima è composto Il termometro a minima e massima è composto da un tubo fatto ad U entro il quale vi sono da un tubo fatto ad U entro il quale vi sono alcool e mercurio, nel ramo di sinistra (minima) il alcool e mercurio, nel ramo di sinistra (minima) il tubo termina con il bulbo mentre il ramo di tubo termina con il bulbo mentre il ramo di destra termina con una camera di destra termina con una camera di compensazione contenente vapori di mercurio. compensazione contenente vapori di mercurio.

L'alcool funge da liquido termometrico, mentre il L'alcool funge da liquido termometrico, mentre il mercurio ha la funzione di indicatore. mercurio ha la funzione di indicatore.

Sui livelli del mercurio poggiano due indicatori Sui livelli del mercurio poggiano due indicatori formati da aghi di ferro muniti di un sottile filo formati da aghi di ferro muniti di un sottile filo metallico elasticometallico elastico. .

In corrispondenza delle In corrispondenza delle dilatazioni o contrazioni dilatazioni o contrazioni dell'alcool, il mercurio dell'alcool, il mercurio sposta gli indicatori che sposta gli indicatori che misurano così la misurano così la temperatura massima o temperatura massima o minima raggiunte, bloccati minima raggiunte, bloccati nel tubo termometrico dal nel tubo termometrico dal filo metallico. filo metallico.

Per riportarli a contatto con Per riportarli a contatto con il mercurio è sufficiente il mercurio è sufficiente trascinarli nel capillare trascinarli nel capillare tramite una calamita. tramite una calamita.

Unità di misura del caloreUnità di misura del calore

L’unità di misura del calore è la caloriaL’unità di misura del calore è la caloria

Si definisce caloria (cal.) la quantità di Si definisce caloria (cal.) la quantità di calore necessaria ad innalzare un calore necessaria ad innalzare un centimetro cubo di acqua dalla centimetro cubo di acqua dalla temperatura di 14,5° C a quella di 15,5°Ctemperatura di 14,5° C a quella di 15,5°C

Il suo multiplo è la Kcal = 1000 calIl suo multiplo è la Kcal = 1000 cal

Nel S.I. si utilizza il Joule (J)Nel S.I. si utilizza il Joule (J)

1 cal = 4,2 J1 cal = 4,2 J

Questo ci ricorda che il calore è un’energiaQuesto ci ricorda che il calore è un’energia

I cambiamenti di stato sono determinati dalla temperatura

Fusione

Passaggio dallo stato solido

a quello liquido

Passaggio da liquido a gas

Passaggio da gasa liquido

Passaggio daliquido a

solido

Aumento di Temperatura

Calore fornito

Aumento di Temperatura

Calore fornito

Diminuzione di TemperaturaCalore ceduto

Diminuzione di TemperaturaCalore ceduto

Condensazione Solidificazione

Sublimazione

Passaggio dallo stato solido a gassoso

Brinazione

Passaggio dallo stato gassosoa quello solido

Vaporizzazione

Aumento di Temperatura

Calore fornito

Diminuzione di Temperatura Calore ceduto

Evaporazione ed ebollizioneEvaporazione ed ebollizione

Cosa è l’evaporazione?Cosa è l’evaporazione?

Cosa è l’ebollizione?Cosa è l’ebollizione?

Ora che abbiamo Ora che abbiamo osservato le due figure è osservato le due figure è discusso cosa possiamo discusso cosa possiamo concludere?concludere?

Quando la vaporizzazione procede in Quando la vaporizzazione procede in modo tranquillo si parla di evaporazionemodo tranquillo si parla di evaporazione

Es. evaporazione dell’acqua di lago, Es. evaporazione dell’acqua di lago, evaporazione del mareevaporazione del mare

Si parla di evapotraspirazione quando ci Si parla di evapotraspirazione quando ci riveriamo al vapore perduto dagli esseri riveriamo al vapore perduto dagli esseri viventiviventi

Quando la vaporizzazione avviene in Quando la vaporizzazione avviene in modo tumultuoso producendo bolle si modo tumultuoso producendo bolle si parla di ebollizioneparla di ebollizione

Cosa succede quando forniamo calore ad un Cosa succede quando forniamo calore ad un oggetto?oggetto?Troviamo sempre un aumento di temperatura Troviamo sempre un aumento di temperatura associato ad una fornitura di calore ad un associato ad una fornitura di calore ad un corpo?corpo?Cosa succede ad un solido quando fonde?Cosa succede ad un solido quando fonde?Come sono messe le molecole in un solido?Come sono messe le molecole in un solido?Come sono messe le molecole in un liquido?Come sono messe le molecole in un liquido?Cosa causa il passaggio delle molecole da una Cosa causa il passaggio delle molecole da una posizione ordinata ad una disordinata?posizione ordinata ad una disordinata?Cosa succede quando forniamo calore durante Cosa succede quando forniamo calore durante questo passaggio?questo passaggio?Cosa può succedere alla temperatura? Cosa può succedere alla temperatura?

Commentiamo la seguente figura

Calore latenteCalore latente

Definiamo calore latente quel calore che Definiamo calore latente quel calore che noi forniamo al corpo senza avere noi forniamo al corpo senza avere aumento di temperaturaaumento di temperatura

Il calore che noi forniamo è utilizzato solo Il calore che noi forniamo è utilizzato solo per rompere la coesione interna delle per rompere la coesione interna delle molecole e per far avvenire il passaggio di molecole e per far avvenire il passaggio di statostato

Quando avviene il processo inverso Quando avviene il processo inverso questo calore viene restituitoquesto calore viene restituito

Tipi di calore latenteTipi di calore latente

Calore latente di fusioneCalore latente di fusione: è quel calore che : è quel calore che viene fornito ad un solido e che viene viene fornito ad un solido e che viene utilizzato per il passaggio solido utilizzato per il passaggio solido liquido liquido fino a che tutto il solido non si è fusofino a che tutto il solido non si è fuso

Calore latente di ebollizioneCalore latente di ebollizione: è quel calore : è quel calore che viene fornito ad un liquido e che viene che viene fornito ad un liquido e che viene utilizzato per il passaggio liquido utilizzato per il passaggio liquido vapore vapore fino a che tutto il liquido non è passato allo fino a che tutto il liquido non è passato allo stato di vaporestato di vapore

Tipi di calore latenteTipi di calore latente

Calore latente di condensazioneCalore latente di condensazione: è quel : è quel calore che viene ceduto all’ambiente calore che viene ceduto all’ambiente durante il passaggio vapore durante il passaggio vapore liquido fino liquido fino a che tutto il vapore non è condensatoa che tutto il vapore non è condensato

Calore latente di solidificazioneCalore latente di solidificazione: è quel : è quel calore che viene ceduto all’ambiente e che calore che viene ceduto all’ambiente e che viene utilizzato per il passaggio liquido viene utilizzato per il passaggio liquido solido fino a che tutto il liquido non è solido fino a che tutto il liquido non è passato allo stato di solidopassato allo stato di solido

VideoVideo

Calore e temperatura parte 1

Calore e temperatura parte 2

Un semplice esperimentoUn semplice esperimento

Prendete una pentola con dell’acquaPrendete una pentola con dell’acqua

Metteteci dentro alcuni chicchi di risoMetteteci dentro alcuni chicchi di riso

Mettete il tutto sul fuoco e osservate cosa Mettete il tutto sul fuoco e osservate cosa succede ai chicchi di risosuccede ai chicchi di riso

Descrivete cosa succedeDescrivete cosa succede

Provate a fare delle ipotesi esplicative del Provate a fare delle ipotesi esplicative del fenomeno osservatofenomeno osservato

Mettete nella stessa acqua per un paio di Mettete nella stessa acqua per un paio di minuti un mestolo di metallo e un minuti un mestolo di metallo e un cucchiaio di legnocucchiaio di legno

Poi toccateli nell’estremità che esce Poi toccateli nell’estremità che esce dall’acquadall’acqua

Cosa notate?Cosa notate?

Fate questo sotto la guida di un adultoFate questo sotto la guida di un adulto

Altro semplice esperimentoAltro semplice esperimento

Provate a mettere al Sole per un paio Provate a mettere al Sole per un paio d’ore dei fogli colorati (fra cui uno bianco, d’ore dei fogli colorati (fra cui uno bianco, uno nero e uno grigio)uno nero e uno grigio)

Poi toccateli con le manoPoi toccateli con le mano

Registrate su di un foglio le sensazioni che Registrate su di un foglio le sensazioni che avete provatoavete provato