Concetti Chiave
- Lo scambio di calore avviene quando un corpo a temperatura maggiore cede calore a uno a temperatura minore, fino a raggiungere una temperatura intermedia.
- A livello microscopico, il calore comporta una perdita di energia interna nel corpo più caldo e un guadagno nel corpo più freddo durante il processo di riscaldamento e raffreddamento.
- Il trasferimento di calore ha una direzione privilegiata, spostandosi naturalmente dal corpo più caldo a quello più freddo.
- Il calorimetro è lo strumento principale per misurare il calore, utilizzando acqua per rilevare variazioni di temperatura durante lo scambio termico.
- Oltre alla caloria, che è storicamente usata per indicare il calore, oggi si preferisce l'unità di misura joule, standard per l'energia.
Qual è lo scambio di calore tra oggetti?
Se prendiamo in considerazione di versare del thè bollente all'interno di una tazza fredda, trascorso un certo periodo di tempo il thè e la tazza assumono la stessa temperatura, intermedia fra le due temperature iniziali degli oggetti. Ciò che è avvenuto è chiamo scambio di calore, ed il processo è stato: il thè, corpo con corrispettiva maggior temperatura e quindi più caldo, ha ceduto calore alla tazza, corpo con corrispettivamente minor temperatura e quindi più freddo, che ha quindi assorbito il calore ceduto dal thè.
Processo microscopico del calore
Ma se vogliamo vedere a livello microscopico, il processo è stato che: il thè, raffreddandosi, ha perduto energia interna, mentre al contrario, la tazza riscaldandosi, ha acquistato energia.
Il passaggio di calore tra due corpi ha una direzione privilegiata, ovvero, spontaneamente il calore passa dal corpo a temperatura maggiore verso quello a temperatura più bassa.
Quando ancora non era conosciuta la natura del calore, questa grandezza veniva definita operativamente in base alla variazione di temperatura che provocava in una massa d'acqua.
Lo strumento, ancora in uso, per misurare il calore è il calorimetro, un recipiente isolato termicamente che contiene acqua. Quando introduciamo un oggetto nel recipiente, l'oggetto scambia calore con l'acqua, ed un termometro misura la temperatura dell'acqua prima e dopo il trasferimento di calore. Inizialmente si riteneva appropriato usare come unità di calore la caloria (cal). La caloria è usata anche al giorno d'oggi, specialmente per indicare il contenuto energetico degli alimenti. Tuttavia si è adottata come unità di calore il joule, che è la stessa unità utilizzata per l'energia lavoro.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio dello scambio di calore tra oggetti?
- Come avviene il processo microscopico del calore?
- Qual è lo strumento utilizzato per misurare il calore e quale unità di misura è stata adottata?
Lo scambio di calore avviene quando un corpo a temperatura maggiore, come il thè bollente, cede calore a un corpo a temperatura minore, come una tazza fredda, fino a raggiungere una temperatura intermedia (testo).
A livello microscopico, il thè perde energia interna mentre si raffredda, mentre la tazza acquista energia mentre si riscalda, evidenziando la direzione privilegiata del passaggio di calore (testo).
Il calorimetro è lo strumento utilizzato per misurare il calore, e sebbene la caloria fosse inizialmente usata, oggi si utilizza il joule come unità di calore (testo).
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