Concetti Chiave
- Nel '700 il calore era considerato un "fluido calorico", una concezione superata da scoperte come quella di Joule che mostrò la convertibilità tra calore ed energia.
- Il calore si misura in calorie, definita come l'energia necessaria per aumentare la temperatura di 1 grammo di acqua da 14,5°C a 15,5°C.
- La conduzione trasferisce calore tra corpi a contatto diretto, senza movimento di materia, influenzata dalle proprietà conduttive dei materiali coinvolti.
- La convezione riguarda i fluidi e comporta moti convettivi dove le particelle riscaldate diventano meno dense e salgono, creando circolazione termica.
- L'irraggiamento trasferisce calore attraverso onde elettromagnetiche anche nel vuoto, con corpi capaci di emettere e assorbire radiazioni in base alle loro proprietà.
Nell'antichità il calore si identificava principalmente con il fuoco.
Tuttavia l'osservazione di alcuni fenomeni -come ad esempio il fatto che agitando o sfregando gli oggetti si ha un aumento della loro temperatura- portò già nel '700 all'idea che il calore fosse paragonabile ad una sorta di "fluido calorico", ossia che calore si comportava da fluido.
Queste ed altre successive osservazioni riguardo il calore e la sua trasmissione permisero, nell''800, di formulare ipotesi e teorie più precise e corrette riguardo al calore, finchè il fisico Joule non scoprì che calore ed energia sono tra di loro connessi e convertibili, attraverso l'ormai famoso esperimento con "il mulinello".
Il calore viene misurato attraverso la caloria, definita come "LA QUANTITA' DI CALORE CHE SI DEVE FORNIRE AD 1 GRAMMO DI H2O (acqua) PER ELEVARE LA SUA TEMPERATURA DA 14,5 GRADI CENTIGRADI A 15,5 GRADI CENTIGRADI".
Due corpi a contatto si scambiano calore, o meglio energia.
Questo scambio può avvenire per conduzione, convenzione o irraggiamento.
La conduzione si ha quando il calore passa da un corpo a temperatura maggiore ad un altro -a contatto con il primo- a temperatura minore, senza spostamento di materia. A seconda che i corpi in questione siano buoni o cattivi conduttori di calore, la propagazione avviene più o meno velocemente.
La convezione, invece, interessa un fluido in moto relativo rispetto ad un altro corpo più caldo (solido, liquido o gassoso) con il quale scambia calore. In questo caso, per effetto del riscaldamento progressivo, la parte di fluido più vicina al corpo è più calda, ed essendo meno densa di quella più lontana, che è più fredda, tende a salire verso l'alto. Nei fluidi a contatto con una sorgente di calore si formano perciò dei moti convettivi: le particelle più calde del fluido si dilatano (e quindi aumentano di volume) e la loro densità diminuisce, cosicchè le molecole diventano leggere e salgono verso l'alto.
Se prendiamo una pentola piena d'acqua (il fluido soggetto a convezione) e ci buttiamo dei semini, questi naturalmente cadono sul fondo. Ma se sotto la pentola poniamo una sorgente di calore, per effetto della convezione di calore si formeranno dei moti convettivi nell'acqua, e si vedranno i semini salire e scendere: salgono dal fondo perchè questo è caldo, e scendono lateralmente perche sono le zone dove c'è meno calore.
L'irraggiamento, invece, non prevede contatto diretto tra i corpi e avviene tramite onde elettromagnetiche. Tramite irraggiamento il calore può propagarsi anche nel vuoto.
Un corpo che irradia energia elettromagnetica è anche capace di assorbirne. Infatti "UN BUON EMETTITORE DI RADIAZIONI E' ANCHE UN BUON ASSORBITORE". La capacità di emettere energia è tanto maggiore quanto più un corpo è assorbente. L'emissione e l'assorbimento dipendono dalla frequenza delle radiazioni e della temperatura, dalla natura del corpo e da certe caratteristiche della superficie. Un corpo capace di assorbire tutta la radiazione incidente su di esso è detto corpo nero.
Domande da interrogazione
- Qual era la concezione del calore nell'antichità e come è cambiata nel tempo?
- Come viene misurato il calore e qual è la definizione di caloria?
- Quali sono i metodi di propagazione del calore?
- Cosa si intende per corpo nero in termini di irraggiamento?
Nell'antichità, il calore era principalmente identificato con il fuoco. Nel '700, si sviluppò l'idea del calore come "fluido calorico". Nell''800, grazie a scoperte come quella di Joule, si comprese che calore ed energia sono connessi e convertibili.
Il calore viene misurato attraverso la caloria, definita come la quantità di calore necessaria per elevare la temperatura di 1 grammo di acqua da 14,5 a 15,5 gradi centigradi.
Il calore si propaga per conduzione, convezione e irraggiamento. La conduzione avviene tra corpi a contatto, la convezione coinvolge fluidi in movimento, e l'irraggiamento avviene tramite onde elettromagnetiche, anche nel vuoto.
Un corpo nero è un corpo capace di assorbire tutta la radiazione incidente su di esso. È un buon emettitore e assorbitore di radiazioni, con capacità dipendenti dalla frequenza delle radiazioni, temperatura, natura del corpo e caratteristiche della superficie.
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