La temperatura
È la grandezza fisica che indica quanto sono "agitate" le molecole: maggiore è l'agitazione, maggiore è la temperatura.
Aggregazione della materia
La materia, a seconda della disposizione delle molecole di cui è formata, può trovarsi in tre stati: solido, liquido e gassoso.
L'agitazione termica
È la proprietà che possiede ogni sostanza:
il movimento continuo delle particelle, atomi e molecole che compongono una materia.
La dilatazione termica
È l'aumento o diminuzione di volume che un corpo subisce, al variare della temperatura.
Ne esistono tre tipi:
dilatazione lineare, liquida e superficiale.
SOLIDO: le particelle hanno una forte coesione, volume e forma propri, pertanto possono essere rotti o deformati da forze esterne.
LIQUIDO: presentano forza di coesione debole, hanno volume proprio e la forma si adatta al recipiente che li contiene.
GAS:costituite da forze di coesione trascurabili, non hanno forma né volume propri.
Dilatazione lineare: un corpo presenta varie dimensioni, se una di queste prevale sull'altra, allora subisce una dilatazione lineare.
ΔL = λL0 ΔT
λ= coefficiente lineare
Dilatazione volumica:le tre dimensioni del corpo sono confrontabili.
∆V = V0 ∆T k
k = 3λ: coefficiente di dilatazione volumica
Dilatazione superficiale: si confrontano due dimensioni del corpo.
ΔS = σS0 ΔT
σ=2λ:coefficiente di dilatazione superficiale
Si misura con il TERMOMETRO:
è uno strumento che sfrutta la dilatazione termica, per dare una misura oggettiva dello stato termico della materia.
La scala viene costruita fissando temperature di riferimento e un’unità di misura, in intervalli di 100 parti. Le scale più usate sono la Celsius e la Kelvin, mentre nei paesi anglosassoni è quella diFahrenheit.
GRADI CELSIUS (°C): assegna il valore 0 al ghiaccio fondente, e 100 all'acqua bollente.
GRADI KELVIN (K): assegna il valore 273,15 al ghiaccio fondente, e 373,15 all'acqua bollente.
GRADI FAHRENHEIT(°F): assegna 32°F al ghiaccio e 212°F all'acqua che bolle.
°F = °C × 1,8 + 32
Calore
È una forma di energia che serve ad aumentare la temperatura di un corpo.
La legge fondamentale della termologia
Determina la quantità di energia necessaria da fornire ad un corpo per innalzare la sua temperatura.
Q=c⋅m⋅ΔT
Q (J) è il calore, o ΔE, la variazione di energia che subisce il corpo;
c (J/kg K) è il calore specifico che possiede ogni corpo; è il rapporto tra la sua massa e la sua capacità termica.
Joule, attraverso un esperimento, dimostrò che il calore è una forma d'energia.
Equilibrio termico
Due corpi a contatto, aventi temperature diverse, raggiungono una temperatura d'equilibrio (Te) trascorso un tempo (t) dall'istante in cui entrano in contatto.
Il calore ceduto (Qc) è sempre negativo rispetto al calore acquistato (Qa):
Qa = -Qc
Te=m1⋅c1⋅T1+m2⋅c2⋅T2 / m1⋅c1+m2⋅c2
Calore latente
È la quantità di energia scambiata, nel corso di un passaggio di stato
I cambiamenti di stato
Sono le trasformazioni che la materia può subire nei diversi stati di aggregazione.
FUSIONE E SOLIDIFICAZIONE
-Fusione è il passaggio dallo stato solido al liquido;
-Solidificazione è il passaggio da liquido a solido.
Q= λf⋅m
λf= costante della sostanza, calore latente di fusione e solidificazione.
EVAPORAZIONE E CONDENSAZIONE
-Evaporazione è il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso;
-Condensazione è il passaggio dallo stato gassoso al liquido.
Q= λv⋅m
λv= *calore latente di evaporazione e condensazione.
SUBLIMAZIONE E BRINAMENTO
-Sublimazione è il passaggio dallo stato solido a quello gassoso;
-Brinamento è il passaggio da quello gassoso al solido.
Propagazione del calore
Il calore può propagarsi per convezione, conduzione e irraggiamento
Conduzione
È tipica dei corpi solidi; è data dalla vibrazione degli atomi del corpo a contatto col calore, provocando lo spostamento d'energia da una parte all'altra della materia, senza spostarla.
Convezione
Si ha nei corpi fluidi e gassosi e, a differenza della conduzione, provoca lo spostamento di energia e materia, attraverso le correnti convettive.
Irraggiamento
È la capacità del calore di propagarsi nel vuoto, mediante radiazioni elettromagnetiche, in assenza di materia.
Le radiazioni sono visibili nei corpi più caldi, ed infrarosse in quelli meno caldi.