Scambi di calore e passaggio di stato

Lezione del 16/05/2022

Scambi di calore e passaggi di stato

Se abbiamo uno scambio di calore semplice (acqua a temperatura ambiente e la poniamo in commercio su un fornello), dovremmo avere un aumento della temperatura dell'acqua perché gli stiamo fornendo calore.

Il fuoco proveniente dal fornello, cede calore e l'acqua assorbe questo calore.

Q_ass = - Q_ceduto è la conseguenza del fatto che in un qualunque sistema tra Q_ass + Q_ced = 0

Non è possibile creare calore dal nulla. Il calore, essendo una forma di energia, valendo in un sistema isolato la conservazione di energia cioè non si può creare energia dal nulla, bisogna avere qualcosa per trasformare una quantità di energia. Assorbendo un corpo con una determinata energia cinetica e le corpo l'energia è presente in un sistema e si può scambiare.

In un sistema qualsiasi, se abbiamo un corpo che assorbe calore e qualcosa che lo cede, lo scambio deve essere uguale e la loro somma deve essere nulla perché abbiamo avuto solo un passaggio di calore da una parte all’altra, ma non una creazione di energia, quindi di calore.

Il nostro punto di partenza è:

Q_ass = - Q_ceduto

L'acqua sul fornello acquisisce una quantità di calore e si riscalda di conseguenza: esiste una grandezza che era la capacità termica di un corpo con la quale possiamo quantificare il calore che questo corpo può assorbire, quindi di conseguenza aumentare la sua temperatura.

Q = m c ΔT = m c (T_g - T_i)

Lezione del 16/05/2022

Scambi di calore e passaggi di stato

Se abbiamo uno scambio di calore semplice (acqua a temperatura ambiente la poniamo in contenitore su un fornello), dovremmo avere un aumento della temperatura dell'acqua perché gli stiamo fornendo calore.

Il fuoco proveniente dal fornello, cede calore e l'acqua assorbe questo calore.

Q_ass = - Q_ceduto è la conseguenza del fatto che in un qualunque sistema tra Q_ass + Q_ceduto = 0 => Q_ass = - Q_ceduto

Non è possibile creare calore dal nulla. Il calore, essendo una forma di energia, rientra in un sistema isolato la conservazione di energia cioè non si può creare energia dal nulla, bisogna avere qualcosa per trasformare una quantità di energia.

Nel momento in cui abbiamo un corpo con una determinata energia cinetica e le cede tramite una collisione, ecco che colui che l'ha subito ha assorbito energia. L'energia è presente in un sistema e si può scambiare.

In un sistema qualsiasi, se abbiamo un corpo che assorbe calore e qualcosa che lo cede, lo scambio deve essere uguale, la loro somma deve essere nulla, perché abbiamo avuto solo un passaggio di calore da una parte all'altra, ma non una creazione di energia, quindi di calore.

Il nostro punto di partenza è:

Q_ass = - Q_ceduto

Calore è stato spostato da qualcuno = bilancio negativo

L'acqua sul fornello acquisisce una quantità di calore e si riscalda di conseguenza: esiste una grandezza che era la capacità termica di un corpo con la quale possiamo quantificare il calore che questo corpo può assorbire, quindi di conseguenza aumenterà la sua temperatura

Q = m c ΔT = m c (T_g - T_i)

• Calore specifico
• Massa del corpo
• Variazione di temperatura

I corpi di cui stiamo parlando possono incorrere nei passaggi di stato.

L'acqua esiste quando la sua temperatura è al di sopra dello 0 e al di sotto dei 100° perché al di sotto dello 0, l'acqua si trasforma in ghiaccio, ed al di sopra di 100 l'acqua si trasformerà in vapore acqueo.

Poiché sia il ghiaccio che il vapore non sono liquidi (ghiaccio è un solido, vapore è un gas), stiamo considerando dei passaggi di stato di un materiale che passa da una fase solida ad una fase liquida e ad una fase gassosa.

Se avessimo una quantità sufficiente di ghiaccio in acqua, potrebbe succedere che fino a quando il ghiaccio rimane a galleggiare nell'acqua, la temperatura dell'acqua, dovrà rimanere ferma a 0 gradi.

Nel momento in cui il ghiaccio si è completamente sciolto, la temperatura dell'acqua non sarà più 0° perché la bibita si scalda da quel momento in poi. In queste condizioni abbiamo una consistenza di liquido e solido. È come se due fasi diverse dello stesso materiale coesistono nello stesso sistema (bicchiere).

Il ghiaccio assorbe il calore dell'acqua.

Se lasciamo un bicchiere nel bicchiere della menta bevendo, la bevanda inizia a raffreddarsi perché il ghiaccio, nel portare la bevanda ai 0 gradi, sta iniziando a fondere.

Quando forniamo del calore al ghiaccio, proviamo ad aumentare la temperatura, cioè forniamo energia al ghiaccio e questa modifica la condizi