Gli effetti del caloreGli effetti del calore

Effetti del caloreDilatazione

termica

PropagazioneDel calore

Equilibriotermico

Trasporto delcalore

conduzione

convenzione

irraggiamentoConducibilità termica

Conduttori termici

Isolantitermici

Dilatazione termicaDilatazione termica• Cosa succede alle molecole di un corpo se si

aumenta di temperatura?

• Aumenta l‘agitazione termica

• Ma qual è il risultato sullo spazio occupato dagli atomi?

• E come se un atomo occupasse più spazio

• Quali sono le conseguenze?

• Un aumento del suo volume

• Le diverse sostanze, a parità di calore fornito, si dilatano in modo disuguale

VideoVideo

La dilatazione termica dei gas

la dilatazione termica dei gas (contrazione)

preparazione esperimento dilatazione termica dei gas

perché il palloncino si gonfia da solo?

Prevenire i problemi della dilatazione/contrazione termica: Cosa notate?

Curva da Sole

Calore specificoCalore specificoAbbiamo gia sentito parlare di calore specifico quando?

Abbiamo perciò parlato non di calore specifico delle sostanze ma di calore specifico di una particolare sostanza

Secondo voi perché? Quali supposizioni possiamo fare?

esperimento sul calore specifico

Le 5 sfere sono di materiali differenti

La sostanza che ha maggior capacità di cedere calore alla cera si dice che ha calore specifico maggiore

Abbiamo visto che il calore posseduto da un corpo dipende dalla temperatura e dalla massa, adesso sappiamo che dipende anche da calore specifico

Q = m x T x cs m = massa T = temperatura cs = calore specifico

Propagazione del calorePropagazione del calore L’esperimento precedente ha mostrato L’esperimento precedente ha mostrato

come il calore passa dalle sfere (calde) alla come il calore passa dalle sfere (calde) alla cera (fredda)cera (fredda)

La cera si è riscaldata ma cosa è successo La cera si è riscaldata ma cosa è successo alle sfere?alle sfere?

Si sono raffreddate perché?Si sono raffreddate perché? Cedendo calore l’intensità di energia Cedendo calore l’intensità di energia

termica (temperatura) è diminuitatermica (temperatura) è diminuita Il calore passa sempre da un corpo più Il calore passa sempre da un corpo più

caldo ad uno più freddocaldo ad uno più freddo Ma cosa succede alla fine? Qual’è il Ma cosa succede alla fine? Qual’è il

risultato finale?risultato finale?

Vi siete mai misurati la temperatura?Vi siete mai misurati la temperatura? Raccontate cosa fate?Raccontate cosa fate? Raccontate cosa è successoRaccontate cosa è successo Cosa è successo al termometro?Cosa è successo al termometro? Per continuare ci serve una definizione di Per continuare ci serve una definizione di

equilibrio. Cosa è l’equilibrio?equilibrio. Cosa è l’equilibrio? Ricordiamoci a cosa serve il termometroRicordiamoci a cosa serve il termometro Con che cosa era in equilibrio prima il Con che cosa era in equilibrio prima il

termometro?termometro? Con che cosa è in equilibrio poi?Con che cosa è in equilibrio poi? Adesso ci serve una definizione di Adesso ci serve una definizione di

equilibrio di temperartura. Provate a darla.equilibrio di temperartura. Provate a darla.

Definizione di equilibrio Definizione di equilibrio termicotermico

Il calore si propaga sempre passando Il calore si propaga sempre passando da un corpo più caldo ad uno più da un corpo più caldo ad uno più freddo fino a che i due corpi non freddo fino a che i due corpi non avranno raggiunto la stessa energia avranno raggiunto la stessa energia termica; quando questo si verifica si termica; quando questo si verifica si dice che i due corpi avranno dice che i due corpi avranno raggiunto un equilibrio termicoraggiunto un equilibrio termico

Adesso poniamoci alcune domande:Adesso poniamoci alcune domande: Cosa succede se tengo in mano un Cosa succede se tengo in mano un

cucchiaio di acciaio e lo metto nel brodo cucchiaio di acciaio e lo metto nel brodo caldo?caldo?

Cosa succede se mi metto davanti ad un Cosa succede se mi metto davanti ad un caminetto col fuoco acceso?caminetto col fuoco acceso?

Cosa succede se metto una pentola piena Cosa succede se metto una pentola piena d’acqua con dei chicchi di riso sul fondo d’acqua con dei chicchi di riso sul fondo sul fuoco?sul fuoco?

Cosa succede se mi espongo al sole?Cosa succede se mi espongo al sole? Cosa hanno in comune iCosa hanno in comune i fenomeni

descritti e cosa hanno di diverso?

Cosa significa condurre? Cosa significa condurre? Cosa intendiamo dire con la parola Cosa intendiamo dire con la parola

“termica”“termica” La conduzione termica è il La conduzione termica è il

trasferimento di energia termica che trasferimento di energia termica che si verifica all’interno dei solidi, liquidi si verifica all’interno dei solidi, liquidi e gas dalle zone di più alta e gas dalle zone di più alta temperatura verso quelle a più bassa temperatura verso quelle a più bassa temperatura temperatura

La conduzione termicaLa conduzione termica

La conduzione del caloreLa conduzione del calore• Cosa succede se metto un filo metallico

a contatto con la fiamma di un fornello?• Le molecole vicino alla fiamma

assorbono energia e aumentano il loro movimento

• In seguito trasmettono questo movimento alle molecole vicine che aumentano il loro moto di vibrazione

La conduzione di calore è il trasporto di energia termica da molecola a molecola anche se le molecole rimangono nella stessa posizione

La convenzioneLa convenzioneNei fluidi (liquidi e gas) le molecole non sono ferme perciò la conduzione non può verificarsi

Il trasporto di calore avviene in altri modi

Osservate la seguente figura; vi ricorda qualcosa?

Descriviamo cosa sta succedendo.

Il liquido vicino alla fiamma si riscalda, riscaldandosi tende a salire, arriva in superficie e si raffredda, dopo di ché tende a scendere (perché?)

Si forma cosi una struttura circolare all’interno del liquido che prende il nome di cella convettiva

Celle convettive atmosferica Celle convettive nel

mantello

Si ha convenzione

quando al trasporto di calore si associa un

movimento di materia

I moti convettivi tendono a distribuire uniformemente il

calore in tutto il corpo e cessano all’equilibrio termico

L’irraggiamentoL’irraggiamento

In questo cado si parla di irraggiamento, col termine di irraggiamento si intende un trasferimento di energia fra due corpi tramite l’utilizzo di radiazioni elettromagnetiche

Fra il Sole e la Terra non c’è materia per cui l’energia che riceviamo dal Sole, calore compreso, non può utilizzare uno dei metodi precedenti

Le radiazioni che trasportano il calore sono i raggi infrarossi perciò ci si riferisce ad esse come radiazioni termiche

Quando il calore si propaga senza che fra

i due corpi siano a contatto si dice che la trasmissione del calore avviene

per irraggiamento attraverso l’utilizzo di raggi

infrarossi

Centra qualcosa il colore Centra qualcosa il colore con il calore?con il calore?

Secondo voi è una domanda sensata o Secondo voi è una domanda sensata o no?no?

Provate a riflettere su precedenti Provate a riflettere su precedenti esperienze in cui avete associato una esperienze in cui avete associato una sensazione di calore ad un particolare sensazione di calore ad un particolare colore (anche in merito all’esperimento colore (anche in merito all’esperimento suggerito nel cap. precedente)suggerito nel cap. precedente)

Che cosa possiamo concludere? Che cosa possiamo concludere?

Il colore di un oggetto è dovuto alla sua capacita di riflettere e assorbire particolari

radiazioni elettromagnetiche come vedremo più avanti nel corso di scienze; il colore bianco riflette tutte le radiazioni

e si riscalda di meno mentre il nero assorbetutte le radiazioni e si riscalda di

più, a parità di tempo di esposizione, rispetto al bianco

La conducibilità termicaLa conducibilità termica Secondo voi tutte le sostanze Secondo voi tutte le sostanze

conducono il calore nella stessa conducono il calore nella stessa maniera?maniera?

Nell’esperimento che avete fatto Nell’esperimento che avete fatto quale cucchiaio era più caldo e quale quale cucchiaio era più caldo e quale più freddo e perché?più freddo e perché?

Cosa ne possiamo dedurre?Cosa ne possiamo dedurre?

Consideriamo un apparecchi formato da 3 sbarre: alluminio, ottone e ferro

A distanze uguali dall’origine attacchiamo con della plastilina 4 palline su ciascuna sbarra (tre nel caso del ferro) e nel punto di incrocio forniamo calore

Dopo un certo tempo dall’accensione della fiamma possiamo vedere che la sbarra di alluminio ha perso 3 delle sue palline, quella di ottone una e quella di ferro ancora nessuna

Dopo poco tempo cade la seconda pallina dalla sbarra di ottone

Nell’ultima immagine possiamo vedere come, nonostante le altre 2 sbarre siano prive di palline quella di ferro, che ne aveva solo tre, ne trattiene ancora una

Cosa possiamo concludere?Cosa possiamo concludere? La capacità che ha ciascuna La capacità che ha ciascuna

sostanza di strasmettere calore è sostanza di strasmettere calore è detta conducibilità termica ed è detta conducibilità termica ed è caratteristica per ciascuna caratteristica per ciascuna sostanzasostanza

Le sostanze che hanno una Le sostanze che hanno una elevata conducibilità termica sono elevata conducibilità termica sono dette conduttoridette conduttori es. i metalli es. i metalli

Le sostanze che hanno una scarsa Le sostanze che hanno una scarsa conducibilità termica sono dette conducibilità termica sono dette isolantiisolanti es. il legno es. il legno