Temperatura e calore: cosa sono e caratteristiche

In questo appunto viene descritto la temperatura e il calore in chimica inorganica. Di seguito viene riportato cos’è la temperatura, quali sono gli effetti legati ad essa, cos’è il calore, come viene utilizzato e i passaggi di stato che si verificano nell’ambiente.

Cos’è la temperatura in chimica inorganica

Il concetto di temperatura è un concetto primordiale all'ordine dei nostri giorni e della vita comune.

Questo concetto viene descritto e studiato appieno nel mondo della fisica e della chimica. Nello specifico si prosegue nella descrizione del concetto.
La temperatura misura il caldo e il freddo e viene espressa in diverse scale di unità di misura differenti, tra le quali è possibile effettuare le diverse equivalenze. Essa indica la direzione in cui l’energia termica fluisce naturalmente da un corpo più caldo, che avrà una temperatura più alta, ad un corpo più freddo, che avrà una temperatura più bassa. Per esempio, un fiammifero acceso si trova a una temperatura molto più alta di un iceberg, ma l'energia termica complessiva presente in un iceberg è molto più alta dell'energia presente in un fiammifero. La temperatura è indipendente dalla quantità di materia considerata come massa o volume.
Attualmente la temperatura può essere espressa utilizzando tre scale. La scala di temperatura Fahrenheit (°F) è utilizzata negli Stati Uniti e in alcuni altri paesi di lingua inglese; la scala di temperatura Celsius (°C) è standard praticamente in tutti i paesi che hanno adottato il sistema di misurazione metrico ed è quella più utilizzata nelle scienze; infine c’è la Scala Kelvin (K), considerata la scala della temperatura assoluta che viene ottenuta spostando la scala Celsius di -273,15° in modo che lo zero assoluto coincida con 0 K. Questa scala è riconosciuta come lo standard internazionale per la misurazione scientifica della temperatura.

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Per ulteriori approfondimenti sull'equivalenza tra le diverse unità di misura, vedi qua

Massimi effetti legati alla temperatura

I massimi effetti legati alla temperatura sono numero i processi legati alla temperatura, come ad esempio i seguenti riprotati:

• le proprietà fisiche dei materiali inclusa la fase (solida, liquida, gassosa o plasma), densità, solubilità, pressione di vapore, conducibilità elettrica, solidità, resistenza all'usura, conducibilità termica, resistenza allo sgretolamento, forza;
• la velocità e la misura in cui si verificano le reazioni chimiche;
• la quantità e le proprietà della radiazione termica emessa dalla superficie di un oggetto;
• la temperatura dell'aria colpisce tutti gli organismi viventi.

Cos’è il calore in chimica inorganica

Un altro concetto essenziale oggetto di studio nella fisica e chimica è il concetto di calore.
Il calore è energia che passa da un corpo caldo ad uno freddo. La sensazione di caldo o freddo è soggettiva e dipende dall’esperienza precedente. Per misurare la temperatura si utilizza il termometro e il suo funzionamento si basa sul fenomeno della dilatazione termica. Nella scala centigrada l’unità di misura della temperatura è il grado centigrado. Per tarare un termometro in gradi centigradi si devono scegliere due “punti fissi”: la temperatura dell’acqua bollente e quella del ghiaccio fondente.
Il calore è la quantità di energia ricevuta o ceduta da un corpo. La temperatura indica il livello di energia raggiunto da un corpo. Il calore specifico è la quantità di calore che serve per far crescere di un grado centigrado un grammo di sostanza. L’unità di misura del calore è la caloria. Le sostanze che si fanno oltrepassare con facilità dal calore si chiamano conduttori; quelle che non si lasciano attraversare facilmente dal calore si chiamano isolanti.

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Calore come fonte di energia

Tutte le molte e differenti forme di energia, compreso il calore, hanno la possibilità di essere trasformate in lavoro. Le quantità di energia sono espresse in unità di lavoro, come joule, piedi per libbra, kilowattora o calorie. La caloria è definita come la quantità di energia indispensabile per aumentare la temperatura di un grammo di acqua da 14,5 a 15,5 °C. La caloria utilizzata per misurare il contenuto energetico degli alimenti è la grande caloria, o chilogrammo-caloria, pari a 1.000 grammi-calorie.
Non è corretto parlare di calore in un corpo, perché il calore è limitato all'energia trasferita. L'energia immagazzinata in un corpo non è calore (né è lavoro, poiché anche il lavoro è energia in transito).
Poi esiste il calore latente, chiamato anche il Calore di vaporizzazione, è la quantità di energia necessaria per modificare un liquido in vapore a temperatura e pressione costanti. L'energia necessaria per fondere un solido in un liquido è chiamata Calore di fusione e il calore di sublimazione è l'energia indispensabile per modificare un solido direttamente in vapore, questi cambiamenti avvengono anche in condizioni di temperatura e pressione costanti.

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Passaggi di stato che si verificano nell’ambiente

I passaggi di stato sono fenomeni comuni, all'ordine del giorno per chiunque. Si pensi alla semplice azione di prendere un alimento e congelarlo nel freezer, e poi scongelarlo. Questo ne è un esempio di passaggio di stato fisico. Nello specifico si procede alla descrizione in maniera più accurata e rigorosa.
I passaggi di stato sono cambiamenti da uno stato fisico all’altro e prendono nomi specifici. Il punto di fusione di una sostanza si intende quella temperatura alla quale la sostanza esegue un passaggio partendo dallo stato solido a quello liquido. Il punto di ebollizione di una sostanza è quella temperatura alla quale una sostanza è in ebollizione e passa dallo stato liquido a quello gassoso. Il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso si può verificare in due modalità: per ebollizione e per evaporazione. Il calore si trasmette sempre da un corpo a maggiore temperatura ad un altro con minore temperatura, fino al raggiungimento dell’equilibrio termico. La conduzione del calore avviene per semplice diffusione degli urti fra le molecole ed è la modalità di trasmissione nei solidi. Il calore si trasmette per convenzione se si riscaldano dai bassi corpi liquidi o gassosi e si realizza per spostamento di molecole.

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