Unità 3 CALORE, TEMPERATURA E PASSAGGI DI STATO La propagazione del calore 2 Come si propaga il calore?  Come si comportano sostanze diverse?  Come raggiunge la Terra il calore del Sole?  Quando due corpi non hanno la stessa temperatura il calore si trasferisce dal più caldo al più freddo fino a quando i due corpi non raggiungono la stessa temperatura, cioè fino a quando l’energia media delle loro molecole non diventa la stessa: in queste condizioni non ci sono più molecole che si muovono più velocemente di altre e che possono quindi cedere energia a quelle più lente. Si dice allora che è stato raggiunto l’ . : ecco perché quando prendiamo in mano una tazza contenente una bevanda calda in poco tempo la bevanda si raffredda e la nostra mano si riscalda. . equilibrio termico I corpi tendono sempre a raggiungere l’equilibrio termico A seconda dello stato di aggregazione dei corpi considerati, il trasferimento di calore può avvenire in tre modi: la conduzione, la convezione e l’irraggiamento   io studio     io studio   L’ ( ) è la condizione raggiunta da due corpi che dopo essersi scambiati calore si trovano alla stessa temperatura. equilibrio termico thermal equilibrium  L’interno di un frigorifero è un buon esempio di equilibrio termico: gli alimenti introdotti cedono calore all’aria meno calda e si raffreddano, raggiungendo tutti la stessa temperatura. LA CONDUZIONE Quando un corpo solido viene appoggiato a una fonte di calore, per esempio su un termosifone, le molecole che vengono a contatto con la fonte cominciano a vibrare più velocemente e comunicano questa “agitazione” alle molecole vicine. L’aumento di agitazione termica si trasmette poi a tutte le molecole, e la temperatura del corpo cresce di conseguenza . .  (2) Il trasferimento di calore che avviene nei solidi per contatto è detto conduzione La conduzione si verifica all’interno di uno stesso corpo o tra due corpi ed è conseguenza degli urti tra le molecole: . avviene con trasferimento di energia, ma non di materia   io studio   La ( ) è la trasmissione di calore che si verifica nei solidi attraverso il contatto. conduzione conduction  (2) Conduzione Nella conduzione l’aumento di agitazione termica si trasmette gradualmente a tutte le molecole.   › pagina 51   : i metalli, per esempio, sono di calore; al contrario, il legno è un , o . È per questo che le pentole sul fuoco si toccano con le presine per non scottarsi le dita, mentre il mestolo di legno può essere maneggiato senza. , ed è dovuta alla diversa disposizione degli atomi e delle molecole che le compongono, che può consentire all’energia termica di propagarsi più o meno facilmente. In realtà non esistono sostanze del tutto isolanti, ma solo sostanze nelle quali l’energia termica “viaggia” molto lentamente. La conducibilità è responsabile delle sensazioni di freddo e caldo che ci danno gli oggetti. La propagazione del calore in un corpo dipende anche dalla sostanza di cui è fatto buoni conduttori cattivo conduttore isolante La capacità che le diverse sostanze hanno di condurre calore è definita conducibilità termica   io studio   La ( ) è la capacità che una sostanza ha di condurre calore. conducibilità termica thermal conductivity  La convezione Come abbiamo visto, nei liquidi e nei gas che vengono riscaldati le molecole tendono ad allontanarsi tra loro, con aumento di volume e quindi diminuzione della densità. Le molecole più calde sono meno dense, quindi più leggere, e tendono perciò a salire rispetto a quelle più fredde, che si abbassano. Si creano così nei liquidi e negli aeriformi . Il riscaldamento delle nostre abitazioni sfrutta proprio questa proprietà dell’aria: il calore si propaga dai termosifoni all’ambiente circostante grazie ai moti convettivi. Lo stesso principio ha luogo nell’acqua quando, per esempio, poniamo una pentola sul fornello: l’acqua più vicina alla fiamma, riscaldatasi, sale, quella fredda scende e si scalda a sua volta, e ben presto la temperatura di tutta l’acqua nella pentola aumenta notevolmente. La convezione, e i moti convettivi, sono molto importanti anche per il nostro Pianeta perché contribuiscono a formare i venti e le correnti marine. delle correnti che propagano il calore, chiamate correnti convettive, o : il trasferimento di calore che si verifica grazie a questo fenomeno è detto e prevede trasferimento di energia termica grazie allo spostamento di materia; convezione significa infatti trasporto moti convettivi convezione (3)   io studio   La ( ) è la trasmissione di calore mediante spostamento di materia che si verifica nei liquidi e negli aeriformi. convezione convection  (3) Convezione   fare per imparare   SPERIMENTIAMO ›› LA CONVEZIONE NEI LIQUIDI OCCORRENTE Un becher; acqua; un fornello; un treppiedi con reticella spargifiamme; segatura (o chicchi di riso, o pagliuzze colorate). TEMPO NECESSARIO 20 minuti. COME PROCEDERE Mettiamo un po’ di segatura nel becher e aggiungiamo l’acqua; riscaldiamo il becher sul fornello (ricordiamo di utilizzare la reticella spargifiamme). Dopo un po’ di tempo osserviamo che la segatura si sposta dal basso verso l’alto continuamente perché viene trasportata dalle molecole d’acqua che, avendo acquistato calore, si sono dilatate e dirette verso l’alto. Le molecole d’acqua più fredde e più pesanti, viceversa, cominciano a scendere trasportando con sé anche la segatura. In questo modo, grazie alle correnti convettive, tutto il liquido si mescola e si riscalda più rapidamente