Temperatura e calore (3)

Il calore in fisica vuol dire energia termica. Tutta la materia in qualunque stato si trovi è costituita da atomi, questi atomi hanno un nucleo centrale abbastanza stabile e degli elettroni che si muovono intorno, nel momento in cui io riscaldo una data sostanza l'atomo risente di questa energia che gli è stata trasferita.
L'energia che viene trasferita al corpo quando viene riscaldato viene acquistata dagli atomi. Gli atomi acquistano questa energia attraverso i suoi elettroni che cominciano a muoversi più velocemente.
Nel momento in cui io trasferisco calore a una sostanza ha un movimento più accelerato, la sua velocità aumenta. Nel momento in cui io riscaldo una sostanza, aumenta lo stato di agitazione termica delle sue particelle. Gli atomi si muovono più velocemente.
Es. Quando l'acqua bolle, vediamo un movimento tumultuoso che nasce dal fatto che l'acqua è stata riscaldata.
Trasferire calore a un corpo significa aumentare lo stato di agitazione termica delle particelle che lo compongono.
La temperatura è la misura dello stato di agitazione termica delle particelle.
Quando si esprime la temperatura di un corpo si esprime lo stato di agitazione termica delle sue particelle, cioè della loro energia cinetica.
La temperatura è la misura dello stato di agitazione termica di un corpo, ovvero dell'energia cinetica delle sue particelle.

Per poter misurare la temperatura di un corpo si ha bisogno di particolari strumenti, i termometri. Il termometro è formato da un bulbo che è collegato a un tubicino molto stretto (capillare), all'interno di questo tubicino si trova il mercurio (Hg). Il funzionamento del termometro si basa su quello che viene chiamato principio dell'equilibrio termico (o anche detto principio zero della termodinamica): se si pongono a contatto due corpi con temperatura diversa il corpo con temperatura maggiore cede calore a quello con temperatura minore fino a quando i due corpi non raggiungono la stessa temperatura. Altro principio su cui si basa il termometro (mercurio che si dilata) è la dilatazione dei corpi: tutti i corpi quando acquistano calore si dilatano.

Il termometro per dare una misura deve essere prima tarato. Tarare uno strumento significa fissare su di esso un'unità di misura e una scala. Per poter tarare un termometro i fisici hanno dovuto necessariamente andare a prendere come esperimento delle situazioni in cui la temperatura si mantiene costante. Hanno preso una vaschetta contenente del ghiaccio e acqua e a hanno immerso là dentro un termometro a mercurio e hanno notato che per quanto tempo esso rimanesse immerso, se nella vaschetta c'era sempre acqua e ghiaccio il livello del mercurio si abbassava fino ad una certa altezza e poi si stabilizzava, ossia raggiungeva una certa altezza nel tubicino e rimaneva a quell'altezza per tutto il tempo che era immerso nell'acqua e ghiaccio.
A quel livello raggiunto dal mercurio nel tubicino i fisici hanno dato un valore. E' stato dato il valore 0 sia da Celsius che Reneau, mentre Fahrenheit a questo livello ha dato valore 32. La scala Fahrenheit è quella che viene usata nei paesi anglosassoni e hanno dato valore 32 al punto di fusione del ghiaccio, perché da loro la temperatura va sempre molto al di sotto dello zero, così da non utilizzare valori negativi.
Poi hanno preso questo stesso strumento è lo hanno messo nei vapori di acqua bollente. Hanno visto che in una prima fase il mercurio si dilata, a un certo punto però poi raggiunge una certa altezza e si stabilizza. Una volta che il mercurio si è dilatato non va oltre una certa altezza e questo ci garantisce che la temperatura si mantiene costante. Al livello raggiunto dal mercurio Celsius ha dato valore 100, Reneau 80 e Farenait 212.
Da qui hanno diviso le varie scale in 100, 80 e 180 parti rispettivamente Celsius, Reneau e Farenait. Da qui si deduce che l'ampiezza di un 1° Celsius non ha la stessa ampiezza di 1° Reneau di 1° Farenait.
Per passare da una scala all'altra si adopera questa proporzione:

(Tcelsius - 0°c) : 100 = (Treneau - 0°r) : 80 = (Tfarenait -32°f) : 180

Poichè la dilatazione termica nei liquidi cambia a seconda della sostanza riscaldata i termometri a liquidi non sono molto precisi dando valori diversi in base alla sostanza riscaldata, il mondo scientifico ha adoperato i termometri a gas, perché hanno tutti lo stesso comportamento, utilizzando in particolare i gas nobili.

L'unità di misura della temperauta è il grado kelvin. Esiste una quarta scala di misura della temperatura che viene detta scala delle temperature assolute o scala kelvin, che si basa sul comportamento dei gas perfetti.
Formula per passare dalla scala Kelvin alla scala Celsius. => Tk = Tc +273,15 K