Gli effetti del calore Gli effetti del calore

Gli effetti del calore

Gli effetti del calore

Effetti del calore Dilatazione

termica

Propagazione Del calore Equilibrio

termico

Trasporto del calore

conduzione

convenzione

irraggiamento Conducibilità termica

Conduttori termici

Isolanti

termici

Dilatazione termica Dilatazione 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

Video Video

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 specifico Calore specifico

Abbiamo 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 c _s m = massa T = temperatura c

= calore specifico

Propagazione del calore Propagazione del calore

 L’esperimento precedente ha mostrato come il L’esperimento precedente ha mostrato come il calore passa dalle sfere (calde) alla cera (fredda) calore passa dalle sfere (calde) alla cera (fredda)

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

sfere?

 Si sono raffreddate perché? Si sono raffreddate perché?

 Cedendo calore l’intensità di energia termica Cedendo calore l’intensità di energia termica (temperatura) è diminuita

(temperatura) è diminuita

 Il calore passa sempre da un corpo più caldo ad Il calore passa sempre da un corpo più caldo ad uno più freddo

uno più freddo

 Ma cosa succede alla fine? Qual’è il risultato Ma cosa succede alla fine? Qual’è il risultato finale?

finale?

 Vi siete mai misurati la temperatura? Vi siete mai misurati la temperatura?

 Raccontate cosa fate? Raccontate cosa fate?

 Raccontate cosa è successo Raccontate 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 termometro Ricordiamoci 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 equilibrio di Adesso ci serve una definizione di equilibrio di temperartura. Provate a darla.

temperartura. Provate a darla.

Definizione di equilibrio termico Definizione di equilibrio termico

 Il calore si propaga sempre passando da Il calore si propaga sempre passando da un corpo più caldo ad uno più freddo fino un corpo più caldo ad uno più freddo fino

a che i due corpi non avranno raggiunto la a che i due corpi non avranno raggiunto la

stessa energia termica; quando questo si stessa energia termica; quando questo si

verifica si dice che i due corpi avranno verifica si dice che i due corpi avranno

raggiunto un equilibrio termico

raggiunto un equilibrio termico

 Adesso poniamoci alcune domande: Adesso poniamoci alcune domande:

 Cosa succede se tengo in mano un cucchiaio di Cosa succede se tengo in mano un cucchiaio di acciaio e lo metto nel brodo caldo?

acciaio e lo metto nel brodo 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 sul d’acqua con dei chicchi di riso sul fondo sul

fuoco?

fuoco?

 Cosa succede se mi espongo al sole? Cosa succede se mi espongo al sole?

 Cosa hanno in comune i Cosa 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 trasferimento di La conduzione termica è il trasferimento di energia termica che si verifica all’interno energia termica che si verifica all’interno

dei solidi, liquidi e gas dalle zone di più alta dei solidi, liquidi e gas dalle zone di più alta

temperatura verso quelle a più bassa temperatura verso quelle a più bassa

temperatura temperatura

La conduzione termica

La conduzione termica

La conduzione del calore La 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 convenzione La convenzione

Nei 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’irraggiamento L’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 con il Centra qualcosa il colore con il

calore?

calore?

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

tutte le radiazioni e si riscalda di più, a parità di tempo di esposizione,

rispetto al bianco

La conducibilità termica La conducibilità termica

 Secondo voi tutte le sostanze conducono il Secondo voi tutte le sostanze conducono il calore nella stessa maniera?

calore nella stessa maniera?

 Nell’esperimento che avete fatto quale Nell’esperimento che avete fatto quale

cucchiaio era più caldo e quale più freddo cucchiaio era più caldo e quale più freddo

e perché?

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 sostanza La capacità che ha ciascuna sostanza di strasmettere calore è detta

di strasmettere calore è detta conducibilità termica ed è

conducibilità termica ed è

caratteristica per ciascuna sostanza caratteristica per ciascuna sostanza

 Le sostanze che hanno una elevata Le sostanze che hanno una elevata conducibilità termica sono dette

conducibilità termica sono dette conduttori

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

isolanti

isolanti es. il legno es. il legno