Calore e Lavoro

Calore e Lavoro: riscaldare con il calore e con il lavoro

Possiamo riscaldare un corpo, cioè aumentare la sua temperatura, in due modi:
- mediante il calore che proviene da un corpo più caldo;
- mediante una forza che compie un lavoro.

Riscaldare con il calore
Se mettiamo sul fuoco una pentola a pressione piena di acqua, il calore sprigionato del gas, che brucia (a pressione atmosferica) a 835 K (Kelvin), scalda l'acqua che inizialmente si trova a temperatura ambiente (circa 300 K).
Si ha un passaggio di calore quando c'è un dislivello di temperatura più alta a uno a temperatura più bassa.

Riscaldare con il lavoro
Facendo un buco nel muro con un trapano, la punta si riscalda. In questo caso non c'è stato alcun passaggio di calore (proveniente da un corpo a temperatura elevata) verso la punta del trapano. L'aumento di temperatura è causato dal lavoro compiuto dalla forza elettrica che fa ruotare la punta. Verso la metà del 1800, James P. Joule ideò un esperimento che consente di determinare quanto lavoro è necessario per aumentare di 1 K la temperatura di 1 Kg di acqua. L'acqua è in un thermos, per impedire al calore di entrare e di uscire dal recipiente. Un mulinello a palette, azionato dalla caduta di due pesi, rimescola l'acqua. Dopo aver fatto scendere più volte i pesi, si osserva che l'acqua è diventata un po' più calda. L'aumento di temperatura è causato dal lavoro compiuto dalla forza di gravità che, facendo scendere i pesi, fa ruotare il mulinello. Per aumentare di 1 K la temperatura di 1 Kg di acqua è necessario un lavoro di 4186 J.