Concetti Chiave
- Il calore può essere trasferito tra corpi con temperature diverse fino a raggiungere l'equilibrio termico.
- Un corpo può aumentare la sua temperatura tramite un flusso di calore o mediante lavoro compiuto da una forza.
- James Prescott Joule dimostrò l'equivalenza tra lavoro e calore attraverso un esperimento con un mulinello a palette.
- Il calore e il lavoro sono modalità di trasferimento di energia che possono essere convertite in forme come energia cinetica o potenziale.
- Le macchine termiche sfruttano il trasferimento di calore e lavoro per operare, misurabile in Joule.
E' possibile aumentare la temperatura di un corpo in due modi: attraverso un flusso di calore proveniente da un corpo a temperatura maggiore messo a contatto con un corpo di temperatura minore o attraverso una forza che compie lavoro.
Se si prende un cucchiaino, lo si pone in frigorifero e poi lo si immerge in acqua a temperatura ambiente, il cucchiaino si scalda fino a raggiungere l’equilibrio termico con l’acqua.
Quando due corpi con temperature diverse vengono messi a contatto raggiungono naturalmente l’equilibrio termico, perché il calore fluisce dal corpo a temperatura maggiore a quello a temperatura minore fino a raggiungere l’equilibrio.Si ha un passaggio di calore quando c’è un dislivello di temperatura: il calore fluisce dal corpo a temperatura maggiore verso quello a temperatura minore.
Perché la punta di un trapano in movimento si scalda? Non avviene passaggio di calore, ma l’aumento di temperatura è causato dal lavoro compiuto dalla forza elettrica che fa ruotare la punta.
Verso la fine del 1800, James Prescott Joule ideò un esperimento che consente di determinare la quantità di lavoro necessario per aumentare di 1 K la temperatura di 1 kg d’acqua: il mulinello a palette. L’acqua è contenuta in un calorimetro (un contenitore che non permette scambi di calore con l’esterno). Un mulinello a palette è inserito nel calorimetro ed è collegato a un giunto esterno, a cui a loro volta sono collegati tramite funi 2 pesetti. Il mulinello è azionato dalla caduta dei due pesi ed in questo modo rimescola l’acqua.
Un corpo può essere scaldato o attraverso un flusso di calore proveniente da un corpo più caldo (passaggio di calore quando c'è un dislivello di temperatura) o attraverso una forza che compie lavoro. Un corpo riscaldato acquista energia che può essere trasformata in altre forme di energia: cinetica, potenziale.
Il principio di funzionamento delle macchine termiche: calore e lavoro sono modalità di trasferimento dell'energia da un sistema a un altro. Il calore essendo uguale ad una variazione di energia si misura in Joule. Per riscaldare un corpo bisogna fornirgli energia tramite lavoro o calore-energia in transito. Quest'energia una volta assorbita dal corpo diventa energia interna per cui il corpo aumenta la propria temperatura.
Domande da interrogazione
- Quali sono i due modi principali per aumentare la temperatura di un corpo?
- Come avviene il passaggio di calore tra due corpi a temperature diverse?
- Qual è il principio di funzionamento delle macchine termiche?
La temperatura di un corpo può essere aumentata attraverso un flusso di calore da un corpo a temperatura maggiore o attraverso una forza che compie lavoro.
Il calore fluisce naturalmente dal corpo a temperatura maggiore a quello a temperatura minore fino a raggiungere l'equilibrio termico.
Le macchine termiche funzionano trasferendo energia da un sistema a un altro tramite calore e lavoro, misurati in Joule, per riscaldare un corpo e aumentare la sua energia interna.
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