TERMOLOGIA

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La 2 B presenta
TERMOLOGIA
Scuola media A. Manzoni
Anno scolastico 2004-05
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(No Transcript)
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LA TERMOLOGIA

• La termologia studia il calore per dare una
  spiegazione razionale ai fenomeni legati alle
  manifestazioni del calore, alla sua generazione,
  alla sua propagazione e ai suoi effetti.

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LA TERMOLOGIA

• Il calore è una forma di energia originata
  dallagitazione delle molecole che compongono la
  materia. Come ogni forma di energia il calore si
  può trasformare in altre forme. Ad esempio il
  vapore ottenuto riscaldando dellacqua può
  generare energia di movimento o energia cinetica.
  

Pentola di Papin lenergia calorica muove le
pale.
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FONTI DI CALORE

• Le fonti di calore che noi tutti conosciamo e
  troviamo in natura sono il fuoco e il sole.
• Il calore giunge a noi tramite radiazioni
  elettromagnetiche comunemente chiamate raggi
  infrarossi che vengono emesse da ogni corpo
  caldo.

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TRASMISSIONE DI CALORE

• ? Il calore si trasmette sempre da un corpo più
  caldo ad uno più freddo.
• Tutti i corpi trasmettono calore per
  irraggiamento.
• Nei liquidi e negli aeriformi si trasmette per
  convezione.
• Nei solidi (se a contatto) si trasmette per
  conduzione.

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COME MISURARE IL CALORE
E per questo che luomo crea uno strumento
il termometro e inventa una grandezza, la
temperatura che serve per rendere oggettiva la
sensazione di caldo e di freddo.
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AGITAZIONE TERMICA

• Le molecole che compongono la materia sono in
  continuo movimento. Nei solidi le particelle sono
  abbastanza fisse, nei liquidi la libertà di
  movimento aumenta e nei gas raggiunge il suo
  valore massimo.
• All interno di due corpi a temperatura
  diversa, lagitazione termica è maggiore nel
  corpo più caldo.
• Per aumentare lagitazione termica di un
  corpo basta riscaldarlo su una fonte di calore.

Le particelle si muovono
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IL SOLE

• Il sole è una stella di media grandezza che ha
  la temperatura di 5800K.
• Lenergia sprigionata dal Sole proviene dalla
  trasformazione nucleare dellidrogeno in elio che
  avviene nel suo nucleo a una temperatura di 106
  K.

Questa immagine rappresenta la conformazione
del Sole e il nucleo in cui avviene la
trasformazione
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IL SOLE

• Le onde generate dalla trasformazione,
  viaggiano nello spazio e raggiungono i pianeti
  sotto forma di onde elettromagnetiche e, in
  particolare, di raggi infrarossi.

In questa figura possiamo vedere le esplosioni e
gli archi solari
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COME MISURARE IL CALORE
Luomo sa distinguere il freddo dal caldo, ma non
in modo oggettivo. Per dimostrarlo, prendiamo tre
contenitori e li riempiamo dacqua a diversa
temperatura, una calda, una tiepida ed una
fredda. Immergiamo le nostre due mani nelle
bacinelle dellacqua fredda e calda. Dopo che le
mani si saranno abituate, immergiamole
simultaneamente nella bacinella dacqua tiepida.
Sentiremo che la mano lasciata nella bacinella
fredda sentirà lacqua calda, mentre quella
immersa nella ciotola calda sentirà lacqua
fredda.
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IL FUOCO

• Che cos'è esattamente il fuoco?Il fuoco è una
  reazione chimica - detta combustione - che
  corrisponde all'ossidazione del carbonio o dei
  suoi composti a opera dell'ossigeno contenuto
  nell'aria.
• La fiamma è la manifestazione visiva della
  porzione di spazio dove questo avviene.
• Come tutti i corpi caldi, il fuoco emette
  radiazioni elettromagnetiche e, in particolare,
  raggi infrarossi.

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LA CALORIA

• La quantità di calore si può misurare con il
  joule (j) o con la caloria (cal) che corrisponde
  a 4,18 j.
• Una caloria è la quantità di calore necessaria a
  far alzare di 1C un grammo dacqua.
• È usata molto anche la chilo caloria (kcal) che
  equivale a 1.000 calorie.

Gocce dacqua di 1 cal e 1 kcal
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CAMBIAMENTI DI STATO

• Le sostanze cambiano stato fisico a seconda se si
  somministra o si toglie del calore.
• Se una sostanza assorbe calore le sue particelle
  si muoveranno.
• Se un corpo perde calore si verifica il
  procedimento opposto il liquido passa a solido
  attraverso la SOLIDIFICAZIONE

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CAMBIAMENTO DI STATO

• IL vapore invece se passa allo stato liquido
  compie la condensazione
• Le molecole dei solidi sono unite ma a un certo
  punto esse non riescono a rimanere unite e in
  posizione fissa e così iniziano a scorrere le une
  sulle altre in modo disordinato abbiamo così la
  FUSIONE cioè il passaggio tra lo stato solido a
  quello liquido

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CAMBIAMENTO DI STATO

• Riscaldando i liquidi, le particelle si
  muoveranno talmente tanto che si staccheranno le
  une dalle altre, si libereranno nellaria e così
  avviene LEVAPORAZIONE, il passaggio tra lo stato
  liquido e lo stato areiforme.

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CONDUTTORI E ISOLANTI

• Alcuni corpi trasmettono meglio il calore
  rispetto ad altri, ad esempio, il metallo
  trasporta il calore molto meglio del legno. Una
  sostanza capace di trasmettere efficacemente il
  calore per conduzione è un conduttore, invece
  una sostanza che non trasmette efficacemente il
  calore si chiama isolante.

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CONDUTTORI E ISOLANTI

• Il vetro,la gomma,la carta secca,la seta,il
  cotone,le materie plastiche,il legno
  asciutto,lebanite..,sono buoni isolanti.I
  migliori conduttori sono i metalli,in particolare
  lalluminio,largento,il rame,il carbone,i corpi
  umidi

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LA CONDUZIONE

• Nei solidi, nei liquidi e nei gas il calore si
  trasmette per CONDUZIONE, o CONTATTO.
• Il passaggio di calore si verifica perché
  lenergia contenuta in un corpo caldo, fa vibrare
  le molecole di quel corpo con unalta intensità.

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LA CONDUZIONE

• Il contatto tra il corpo caldo e quello
  freddo(che avviene spontaneamente) fa si che
  lenergia che fa vibrare le molecole del corpo
  caldo si trasferisca nelle molecole del corpo
  freddo, facendo vibrare anchesse e producendo
  così calore in quel corpo.
• Questo passaggio di energia (che andrà a causare
  un aumento di calore) da un corpo allaltro è
  chiamato conduzione.

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LA CONVEZIONE

• Nei fluidi (liquidi e gas) il calore si
  trasmette anche grazie al movimento della materia
  di cui sono costituiti questo fenomeno è
  chiamato CONVEZIONE.
• La materia calda si muove verso l'alto e quella
  fredda verso il basso questi movimenti si
  chiamano moti convettivi.

In questo disegno sono raffigurati i moti
convettivi dellaria riscaldata da una sorgente
di calore (dal basso)
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LA CONVEZIONE

• Osserviamo questo pentolino pieno dacqua posto
  sul fuoco.
• I moti convettivi sono causati dal fatto che
  lacqua riscaldata, diventando più leggera, tende
  a salire verso la superficie, mentre lacqua più
  fredda in superficie scende verso il basso,
  formando un movimento circolare. Il fenomeno
  terminerà quando tutto il liquido sarà
  omogeneamente caldo.

In questo disegno sono raffigurati i moti
convettivi dellacqua riscaldata da una candela
(dal basso)
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DILATAZIONE TERMICA

• Un corpo sottoposto ad un aumento della
  temperatura aumenta di volume, cioè si dilata
  a causa della agitazione termica.
• Questo avviene nei solidi, nei liquidi e
  negli aeriformi.

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DILATAZIONE TERMICA

• Quando la temperatura si abbassa, le molecole
  rallentano, il volume si riduce e si dice che il
  corpo si contrae

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LA DIMINUZIONE DEL PESO SPECIFICO

• Se un corpo viene riscaldato il suo peso
  specifico diminuisce. Questo è dovuto al fatto
  che , aumentando la temperatura, aumenta anche
  lagitazione delle particelle che compongono il
  corpo. Ad es. considerando un centimetro cubo
  di acqua fredda e uno

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LA DIMINUZIONE DEL PESO SPECIFICO
di acqua calda il centimetro cubo di acqua calda
peserà di meno perché le sue particelle si
agitano di più, alcune si allontanano. Tutte si
distanziano, e quindi in quel centimetro cubo ci
saranno meno particelle.
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EFFETTI DEL CALORE

• Se riscaldiamo un corpo notiamo alcuni
  cambiamenti innanzitutto avviene la dilatazione
  cioè laumento del volume, successivamente può
  avvenire un cambiamento di stato.
• Inoltre un corpo riscaldato diventa più leggero
  perché diminuisce il suo peso specifico.

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RAGGI INFRAROSSI

• Raggi infrarossi Radiazione elettromagnetica
  di lunghezza d'onda compresa tra 10-6 e 10-3 m,
  situata nella regione dello spettro che si
  estende dalla banda del visibile a quella delle
  onde radio si manifesta sotto forma di calore.

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RAGGI INFRAROSSI

• I raggi infrarossi vengono usati in molti modi,
  ad esempio
• per controllare il televisore con il
  telecomando
• per vedere di notte
• per studiare fenomeni non visibili
• per analisi ambientali
• Si misurano gli infrarossi termici, quelli con
  lunghezza donda maggiore.

Analisi ambientali con il telerilevamento a raggi
infrarossi
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LEFFETTO SERRA

• Fenomeno climatico di riscaldamento degli
  strati inferiori dellatmosfera terrestre,
  causato dallassorbimento della radiazione
  infrarossa emessa dalla Terra da parte di alcuni
  gas. Riveste una importanza fondamentale per gli
  organismi viventi limita la dispersione del
  calore e determina il mantenimento di una
  temperatura costante del pianeta.

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LEFFETTO SERRA

• Tuttavia, limmissione in atmosfera di
  elevate quantità di anidride carbonica (CO2) e
  altri gas, dovuta alle attività industriali, ha
  potenziato leffetto serra naturale e sta
  determinando un anomalo aumento della
  temperatura, fenomeno noto come riscaldamento
  globale.
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Radiazione elettromagnetica

• E linsieme delle onde che costituiscono lo
  spettro elettromagnetico. Classificando le
  radiazioni in base a frequenze decrescenti o a
  lunghezze d'onda crescenti, troviamo dai raggi
  gamma alle onde radio. L'ordine di grandezza
  della lunghezza d'onda varia dal miliardesimo di
  micrometro al chilometro.

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IRRAGGIAMENTO

• Tutti i corpi caldi emettono radiazioni.
• Queste radiazioni si propagano attraverso altri
  corpi caldi come aria, acqua o conduttori, ma
  anche attraverso il vuoto.
• Il calore del sole arriva alla terra per
  irraggiamento infatti lo spazio tra Sole e la
  Terra è praticamente vuoto e quindi il calore
  solare non può giungere alla Terra né per
  conduzione né per convezione, perché entrambe
  richiedono la presenza di materia.

L irraggiamento avviene spontaneamente da un
qualsiasi corpo caldo verso un altro corpo
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I PANNELLI SOLARI

• Il pannello solare è un dispositivo che sfrutta
  lirraggiamento del sole per scaldare lacqua.
• Esso cattura le radiazioni solari grazie alla
  superficie nera, trasmette per conduzione il
  calore allacqua che scorre allinterno di
  tubicini che si trovano sotto alla superficie
  nera.
• Lacqua si riscalda in modo omogeneo per
  convezionefenomeno che permette il mescolamento
  continuo tra acqua più calda ed acqua meno calda.

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LA SCALA CELSIUS

• La scala centigrada viene anche chiamata
  scala Celsius, dal cognome del suo inventore A.
  Celsius, uno scienziato svedese del 18 secolo.
• Nella scala centigrada il ghiaccio fonde a
  0 e lacqua bolle a 100.
• Questa distanza tra 0 e 100 gradi è divisa
  in 100 parti uguali, ognuna di queste chiamata
  grado centigrado.

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LA SCALA FAHRENHEIT

• La scala Fahrenheit prende il nome da un fisico
  tedesco. La sua unità di misura è il grado
  Fahrenheit ( F). In questa scala il ghiaccio
  fonde a 32 F e lacqua bolle a 212 F.
• Lintervallo tra le due temperature è diviso in
  180 parti uguali ognuna corrispondente a 1 F.

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SCALA KELVIN

• Nel sistema internazionale, lunità di
  misura della temperatura è il kelvin (k), dal
  cognome dal fisico inglese W. Kelvin che lo ideò
  nellOttocento (scala assoluta). Il valore più
  basso di questa scala si chiama zero assoluto e
  corrisponde a 273C.
• Nella scala assoluta il ghiaccio fonde a 273 K e
  lacqua bolle a 373 K.

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SCALE

• Per misurare la temperatura si usa il
  termometro.
• La temperatura si misura in varie scale, tra
  cui la scala Centigrada, la scala Fahrenheit e la
  scala Kelvin.

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LA TEMPERATURA

• La Temperatura è la grandezza che misura
  l'agitazione termica (movimento delle molecole)
  di un corpo. Se somministriamo la stessa quantità
  di calore a due differenti quantità di una stessa
  sostanza, non otteniamo lo stesso aumento di
  temperatura quanto più le particelle sono
  numerose, infatti, tanto minore sarà la frazione
  di calore che mediamente riceveranno e quindi
  tanto minore sarà la velocità delle singole
  molecole.

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LA TEMPERATURA

• Possiamo quindi dire che laumento della
  temperatura prodotto in una sostanza dipende
  dalla sua quantità, cioè dalla sua massa.
• L'unità di misura della temperatura è il
  grado.
• Lo strumento per misurarla è il termometro.

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TERMOMETRO E TARATURA

• IL termometro più comune è quello a mercurio sul
  tubicino vengono segnate le tacche con i valori
  della temperatura questa operazione viene
  chiamata taratura.
• Si pone il termometro nel ghiaccio fondente e si
  segna il livello del mercurio nel tubicino.
• Si immerge poi il termometro nellacqua bollente
  e si segna il nuovo livello del mercurio.
• Si divide poi la distanza tra questi due livelli
  in parti uguali ciascuna parte prede il nome di
  grado.

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ZERO ASSOLUTO

• Il valore più basso di questa scala si chiama
  zero assoluto e corrisponde a -273 C.
• Secondo i fisici, lo zero assoluto corrisponde
  alla temperatura più bassa possibile, il limite
  al disotto del quale non si può scendere perché
  le molecole sono assolutamente immobili.
• Nella scala assoluta il ghiaccio fonde a 273 K
  e lacqua bolle a 373 K.