Concetti Chiave
- Lo scambio di calore avviene quando un corpo più caldo trasferisce energia a un corpo più freddo, portando entrambi a una temperatura intermedia.
- A livello microscopico, il corpo caldo perde energia interna mentre il corpo freddo la guadagna durante il riscaldamento.
- Il calore si trasferisce spontaneamente dal corpo a temperatura maggiore verso quello a temperatura minore.
- Il calorimetro è uno strumento per misurare il calore, utilizzando un recipiente isolato termicamente con acqua e un termometro per rilevare le variazioni di temperatura.
- La caloria era originariamente usata come unità di misura del calore, ma oggi il joule è preferito per la sua coerenza con l'unità di energia lavoro.
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.
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.
Il calorimetro e la caloria
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.
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