Appunti preparazione esame fisica

Equilibrio Termico

EQUILIBRIO TERMICO= T2 + T1 / 2 → se m1 = m2 e c1 = c2

TeTe = m1 x T1 + m2 x T2 / m1 + m2 → se m1 è diverso da m2 e c1 = c2

Te = c1 x T1 + c2 x T2 / c1 + c2 → se m1 = m2 e c1 è diverso da c2

Te = c1 x m1 x T1 + c2 x m2 x T2 / c1 x m1 + c2 x m2 → se m1 è diverso da m2 e c1 è diverso da c2

Il passaggio da solido a liquido è la fusione (solidificazione il contrario), da liquido a gas è vaporizzazione (condensazione il contrario), da solido a gas è sublimazione (brinamento il contrario).

Il passaggio di stato avviene a temperatura costante.

Corrisponde alla quantità di energia scambiata necessaria affinchè il CALORE LATENTE - L avvenga un passaggio di stato → L = Q / m, unità di misura J / K.

Il calore si propaga per conduzione quando si trasmette da un corpo solido a un altro posto a temperatura diversa e a contatto tra loro, si propaga per convezione quando un fluido liquido o gassoso trasporta il calore.

si propaga per radiazione quando le onde elettromagnetiche trasportano il calore

FORMULA DI PASSAGGIO DI CALORE PER CONDUZIONE: Q = λ x S x Δt / d, cioè 1 / ΔT → λ è la conducibilità termica e dipende dal materiale, S la superficie o area dell'oggetto, d lo spessore dell'oggetto, Δt tempo, ΔT differenza di temperatura

si può variare la temperatura di un corpo con un'azione meccanica, come lo strofinamento, o con una modalità termica, quindi mettendolo a contatto con un corpo più caldo → si aumenta la sua energia interna ΔU ΔU =

PRIMA LEGGE DELLA TERMODINAMICA: L lavoro + Q calore, non è vero il contrario, cioè trasferire energia in modalità termica o meccanica significa aumentare la temperatura (cubetto di ghiaccio che si scioglie per strofinamento perché questo è un passaggio di fase)

Due cilindri identici, entrambi di alluminio e con la

stessa massa, sono a 2 temperature iniziali diverse, il raggiungimento della temperatura di equilibrio è data dalla media delle 2 temperature perché C = m, se appoggiati ad un tavolo i 3 corpi raggiungeranno una temperatura di equilibrio data dalla media pesata delle 3 temperature

Un contenitore di 1 kg di acqua e uno di 2 kg sono messi su 2 fornelli identici, per alzare la temperatura di 2 kg di acqua ci vuole più tempo e più combustibile, il contenitore di 1 kg raggiungerà una temperatura maggiore

Un cilindro di alluminio e uno di legno con stessa massa e temperatura sono posti in frigorifero, raggiungeranno la stessa temperatura di equilibrio che è quella del frigorifero, ma il cilindro di alluminio ci metterà meno tempo (→ conducibilità termica)

Due cubetti di ghiaccio identici sono posti uno su una lastra di alluminio e un altro su un piano di legno dentro una stessa stanza, entrambi i cubetti si scioglieranno, ma

prima lofarà quello sulla lastra di alluminio (→ conducibilità termica)
IL CLIMA
la METEOROLOGIA studia alcuni fenomeni atmosferici che si organizzano e si sviluppano per piccole e lunghe distanze e cerca di prevederne l'evoluzione dinamica su scale temporali che vanno da poche ore a dieci giorni; il meteo è la condizione temporanea di tempo atmosferico e temperature e i suoi effetti si esauriscono in un periodo molto breve
la CLIMATOLOGIA è lo studio del comportamento di lungo periodo (circa 30 anni) del sistema, non dipende solo dalle proprietà fisiche dei fluidi, ma anche dalle proprietà chimiche e biologiche, studia il comportamento di un sistema sul lungo periodo
il CLIMA è la combinazione delle condizioni meteorologiche presenti in una regione per lunghi periodi, è la descrizione statistica in termini di media e variabilità del tempo meteorologico, prende in esame temperatura, precipitazioni e venti, è composto

Da tanti sottosistemi ed è definito come sistema complesso perché molti processi sono in atto, alcuni di questi non sono lineari e i processi si influenzano vicendevolmente → una causa genera un effetto che può a sua volta retroagire sulla causa cambiando la causa stessa che l'ha generato. Quando la variazione di un parametro influenza un terzo che ha impatto a sua volta sul primo si consiste nel fatto che gli effetti prodotti dicono che il sistema possiede controreazioni o feedback, da una perturbazione su un sistema diventano a loro volta causa di successive perturbazioni, l'ultimo effetto della catena agisce sul primo amplificandolo (feedback positivo → tende ad allontanare il sistema dall'equilibrio attraverso un effetto a valanga: la causa scatena una conseguenza che alimenta la causa stessa) o smorzandolo (negativo → facilita il raggiungimento di un regime di equilibrio) → la sudorazione è un feedback negativo.

Perché smorza la prima causa; quando aumenta la temperatura, l'aumento di CO2 è un feedback positivo, il raffreddamento della superficie terrestre uno negativo, il meccanismo di usura un feedback positivo, il meccanismo di regolamento dell'acqua nello sciacquone uno negativo, la dell'impulso nervoso uno positivo propagazione.

Il feedback artico si riscontra nelle regioni coperte dai ghiacci in cui la radiazione solare viene riflessa nello spazio, nelle zone libere dai ghiacci la radiazione penetra nell'oceano, viene assorbita dall'acqua e riscalda l'oceano.

I cambiamenti climatici sono variazioni del clima, ossia variazioni a diverse scale spaziali e storico-temporali di uno o più parametri ambientali e climatici nei loro valori medi.

L'effetto serra intrappolato nell'atmosfera e innalza la temperatura.

NON è un fenomeno per cui il calore viene causato dall'uomo né dall'inquinamento delle automobili e tantomeno dal temperatura.

Il buco dell'ozono è un fenomeno naturale che permette il riscaldamento dell'atmosfera terrestre fino ad una temperatura adatta alla vita (circa 18°). Le attività dell'uomo hanno aumentato la concentrazione dei gas serra nell'atmosfera alterando l'equilibrio energetico; come conseguenza si è avuto un anomalo aumento della temperatura atmosferica, causa dei cambiamenti climatici.

Due oggetti, di cui uno opaco e uno trasparente, raggiungeranno la stessa temperatura se posti su un termostato, mentre la temperatura dell'oggetto opaco sarà maggiore dell'oggetto trasparente se esposti alla luce solare.

Tutti i corpi raggiungono l'equilibrio stazionario se esposti al sole o a una fonte termica. Nella radiazione gli oggetti non sono in contatto né tra se stessi né con l'ambiente, quindi andranno in equilibrio solo con loro stessi e quindi la temperatura aumenterà fino a che non sarà.

costante venendo a creare un equilibrio stazionario e non termico quando la radiazione colpisce un oggetto una parte di questa viene rifratta, una parte riflessa e un'altra assorbita (importante perché determina la variazione di temperatura dell'oggetto) → assorbanza, riflettanza e trasmittanza non sono proprietà assolute che appartengono agli oggetti, ma sono proprietà di interazione LEGGE DI CONSERVAZIONE DELLA RADIAZIONE ENTRANTE: a (frazione di radiazione assorbita) + r (frazione di radiazione riflessa) + t (frazione di radiazione trasmessa) = 1 con lambda che è la lunghezza d'onda L'assorbanza è la percentuale di radiazione totale che viene assorbita dal corpo, è l'intensità di radiazione elettromagnetica assorbita da un corpo La trasmittanza è la capacità di un materiale di lasciarsi attraversare da una parte della luce incidente, un corpo con trasmittanza si definisce trasparenteriflettanza è la capacità di riflettere parte della luce incidente su una data superficie. È un equilibrio che può essere analizzato da una prospettiva ottica e termodinamica. La radiazione è un vettore di energia in grado di scaldare un corpo. La legge di passaggio di calore per la legge di Stefan-Boltzmann è l'irraggiamento (emissione di onde elettromagnetiche: non necessita di contatto tra i corpi o di spostamento di materia). L'equazione è E = ε x σ x S x T alla quarta: un corpo, che ha una determinata temperatura, irradia energia in forma di radiazione in maniera proporzionale alla sua emissività, alla costante di Stefan-Boltzmann, alla sua superficie e alla quarta potenza della sua temperatura. La radiazione è emessa da tutti i corpi, ma non è visibile. ε = emissività, cioè numero compreso tra 0 e 1 che dipende dal materiale, σ = costante fisica che rappresenta la costante di proporzionalità e vale 5,67 x 10.alla meno 8, S è la superficie del corpo che emana calore, T è la temperatura tutti gli oggetti materiali, a causa della loro temperatura, emettono energia sotto forma di radiazione elettromagnetica; un corpo nero è una sorta di assorbitore perfetto ed emette radiazioni a qualsiasi lunghezza d'onda → un corpo nero è un corpo in grado di assorbire ed emettere tutta la radiazione, non riflette nulla, ha emissività uguale a 1; i corpi reali hanno un potere emissivo minore di quello del corpo nero l'equilibrio stazionario di un corpo tiene in considerazione sia il comportamento dell'assorbimento che quello dell'emissione, è la temperatura massima che un corpo può raggiungere in una determinata situazione a diverse lunghezze d'onda la lo spettro elettromagnetico include onde elettromagnetiche maggior parte delle quali non visibili ai nostri occhi, l'intervallo visibile è solo una parte e intorno a questo.

Intervallo c'è l'ultravioletto e l'infrarosso (qui avviene l'emissione) il calore passa solo se scalda il materiale attraverso cui passa, la radiazione passa solo se non scalda.

La Terra è in una situazione di equilibrio radiativo: il flusso medio di energia solare che assorbe è uguale al flusso medio di energia infrarossa che emette → i gas atmosferici sono trasparenti alla radiazione solare, ma i gas serra assorbono la radiazione infrarossa producendo l'effetto serra: la radiazione solare infrarossa emessa dalla superficie terrestre non viene trasmessa verso lo spazio, ma assorbita nei gas serra presenti nella troposfera, mantenendo più elevata la sua temperatura.

Se aumenta la concentrazione di gas serra (che assorbono l'infrarosso), aumenta l'assorbimento di energia infrarossa da parte dell'atmosfera, con una conseguente crescita della temperatura atmosferica media.

L'EFFETTO SERRA è l'effetto

Radiativo infrarosso di tutti i costituenti dell'atmosfera che