Didascalia alternativa:

+ Ec3 +...+ Ec8 Ecm = m + numero particelle Cm= T-B.Ecm Temperatura: numero direttamente proporzionale all'energia cinetica media di vibrazione degli atomi di un corpo. solido Principio zero: se due corpí A e B si trovano in equilibrio termico con un terzo corpo T, allora sono anche in equilibrio termico fra loro. Molte proprietà fisiche dipendono dal loro stato termico: -la lunghezza di un'asta metallica cresce con la temperatura -il volume di un líquido aumenta con la temperatura -la resistenza di un conduttore cresce con la temperatura -la pressione di un gas a volume costante cresce com la temperatura La misura della temperatura si effettua sfruttando una qualunque di queste proprietà termometrica. Il termoscopio è lo strumento che misura una proprietà termica e fornisce un numero correlato al valore di tale proprietà termica (e quindi alla temperatura) Strumenti: 1-termometro líquido (equilibrio termico e dilatazione) 2-termometro a gas (equilibrio termico, e sulla proprietà che se un gas viene riscaldato, aumenta la pressione) 3-termometro metallico (dilatazione dei metalli) 4-termistore (equilibrio termico tra una sonda e un corpo, resistenza al passaggio della corrente elettrica, più il corpo è caldo, maggiore è la resistenza, variazione della corrente elettrica, varía la temperatura) 5-termocoppia (effetto seebec) 6-termometro a infrarossi (elettromagnetismo) 5 0 - -999 6 3 + Q 10 20 30 TEXT 50 40 30 10 1 Molte proprietà fisiche dipendono dal loro stato termico: -la lunghezza di un'asta metallica cresce con la temperatura il volume di un liquido aumenta con la temperatura -la resistenza di un conduttore cresce con la temperatura -la pressione di un gas a volume costante cresce com la temperatura La misura della temperatura si effettua sfruttando una qualunque di queste proprietà termometrica. Il termoscopio è lo strumento che misura una proprietà termica e fornisce un numero correlato al valore di tale proprietà termica (e quindi alla temperatura) Strumenti: 1-termometro líquido (equilibrio termico e dilatazione) 2-termometro a gas (equilibrio termico, e sulla proprietà che se un gas viene riscaldato, aumenta la pressione) 3-termometro metallico (dilatazione dei metalli) 4-termistore (equilibrio termico tra una sonda e un corpo, resistenza al passaggio della corrente elettrica, più il corpo è caldo, maggiore è la resistenza, variazione della corrente elettrica, varía la temperatura) 5-termocoppia (effetto seebec) 6-termometro a infrarossi (elettromagnetismo) 5 0 - -999 6 3 + Q 10 20 30 TEXT 50 40 30 10 1 T = B.Ecm Se B = 0, allora, Ecm = 0 Ghiaccio fondente Punti fondamentali: punto di fusione dell'acqua a cui è attribuito il grado o, e il punto di ebollizione dell'acqua a dcui è attribuito il grado 100. Questo intervallo, diviso per 100, da 1 grado celsius (centígrado) Zero assoluto 100⁰ = 4°C 0° 84 -273,15° Nella scala Kelvin -Il ghiaccio fonde a 273,15⁰ K -L'acqua bolle a 373,15 °K 18 0° Nelle scale Celsíuse Fahrenheit si fissano il punto di congelamento ed il punto di ebollizione dell'acqua a 1 atm: - punto di congelamento dell'acqua: 0° C - 32° F - punto di ebollizione dell'acqua: 100° C 212° F t Nella scala Fahrenheit come punto fisso si sceglie il punto triplo dell'acqua e si pone a T3 = 273,16 K T = B.Ecm Se B = 0, allora, Ecm = 0 Ghiaccio fondente Punti fondamentali: punto di fusione dell'acqua a cui è attribuito il grado o, e il punto di ebollizione dell'acqua a dcui è attribuito il grado 100. Questo intervallo, diviso per 100, da 1 grado celsius (centígrado) Zero assoluto 100⁰ = 4°C 0° 84 -273,15° Nella scala Kelvin -Il ghiaccio fonde a 273,15⁰ K -L'acqua bolle a 373,15 °K 18 0° Nelle scale Celsius e Fahrenheit si fissano il punto di congelamento ed il punto di ebollizione dell'acqua a 1 atm: - punto di congelamento dell'acqua: 0° C - 32° F - punto di ebollizione dell'acqua: 100° C 212° F t Nella scala Fahrenheit come punto fisso si sceglie il punto triplo dell'acqua e si pone a T3 = 273,16 K °C 100° 0° -273,15 Ebollizione Congelamento Q = c.m.AT. 9 = 6·E· 7" TF = 32+1,8 TC TC = TF- 32 1,8 Ebollizione °K Congelamento 373,15° Zero assoluto 273,15° In tutti gli es in cui compare la variazione di temperatura, non c'è bisogno di fare l'equivalenza → No equivalenza sí equivalenza 0° assoluto Celsius 100° 0° TK = TC + 273,15 TC = TK-273,15 -273-15° TK = 36,5 + 273,15 = 309, 65°K T= 2000 K -273,15 = 1726,85°C Esempio: Te = 5°C. 5+273,15 = 278,15 Ti = 20°C. 20 + 273,15 = 293,15 KAt = 293,15 - 273, 15 = 20 K CAt = 20 - 5 = 15 Kelvin 373,15° 273,15° 8 0° Fahrenheit 212° 32° -459,67° °C 100° 0° -273,15 Ebollizione Congelamento Q = c.m.AT. 9 = 6· E ·7" TF = 32+1,8 TC TC = TF- 32 1,8 Ebollizione °K Congelamento 373,15° Zero assoluto 273,15° In tutti gli es in cui compare la variazione di temperatura, non c'è bisogno di fare l'equivalenza → No equivalenza sí equivalenza 0° assoluto Celsius 100° 0° TK = TC + 273,15 TC = TK-273,15 -273-15° TK = 36,5 + 273,15 = 309, 65°K T= 2000 K -273,15 = 1726,85°C Esempio: Te = 5°C. 5+273,15 = 278,15 Ti = 20°C. 20 + 273,15 = 293,15 KAt = 293,15 - 273, 15 = 20 K CAt = 20 - 5 = 15 Kelvin 373,15° 273,15° 8 0° Fahrenheit 212° 32° -459,67° Dilatazione. La dilatazione è l'aumento delle dimensioni di un sistema a seguito dí un aumento della temperatura. Il fenomeno opposto è la contrazione. Lineare Solidi tridimensionali Acqua Etanolo Etere etilico Le particelle si muovono sempre più velocemente, si urtano con più frequenza e sbattono sulle pareti, esse sí allargano. Benzolo Petrolio Glicerolo Argento Mercurio Materiale Alluminio Ferro Piombo Rame Dilatazione Superficiale Coefficiente di dilatazione di alcuni liquidi: a (°C-1) 0.21 x 10-3 1.1 x 10-3 0.16 x 10-3 Solidi bidimensionali 24 x 10-6 12 x 10-6 29 x 10-6 16 x 10-6 Coefficiente di dilatazione di alcuni solidí: Tabella 1 Coefficienti di dilatazione lineare di alcuni solidi (K-¹ o °C-¹) Metalli Leghe Acciaio Ghisa Bronzo Ottone 1.21 x 10-3 0.9 x 10-3 0.5 x 10-3 19 x 10-6 0.18 x 10-3 Argento Oro Platino Zinco Volumica | Solidi, liquidi e gas 19 x 10-6 14 x 10-6 9x 10-6 17 x 10-6 1x 10-5 1 x 10-5 2x 10-5 2x 10-5 T Dilatazione. La dilatazione è l'aumento delle dimensioni di un sistema a seguito di un aumento della temperatura. Il fenomeno opposto è la contrazione. Lineare Solidi tridimensionali Acqua Etanolo Etere etilico Le particelle si muovono sempre più velocemente, sí urtano con più frequenza e sbattono sulle pareti, esse sí allargano. Benzolo Petrolio Glicerolo Argento Mercurio Materiale Alluminio Ferro Piombo Rame Dilatazione Superficiale Coefficiente di dilatazione di alcuni liquidi: a (°C-1) 0.21 x 10-3 1.1 x 10-3 0.16 x 10-3 Solidi bidimensionali 24 x 10-6 12 x 10-6 29 x 10-6 16 x 10-6 Coefficiente di dilatazione di alcuni solidí: Tabella 1 Coefficienti di dilatazione lineare di alcuni solidi (K-¹ o °C-¹) Metalli Leghe Acciaio Ghisa Bronzo Ottone 1.21 x 10-3 0.9 x 10-3 0.5 x 10-3 19 x 10-6 0.18 x 10-3 Argento Oro Platino Zinco Volumica | Solidi, liquidi e gas 19 x 10-6 14 x 10-6 9x 10-6 17 x 10-6 1x 10-5 1 x 10-5 2x 10-5 2x 10-5 T Dilatazione Lineare: Se una delle 3 dimensione è più grande delle altre 2, il solido si comporta come un corpo lineare. La dilatazione avviene soprattutto nel senso della lunghezza. l'allungamento (Al) di un corpo solido è direttamente proporzionale alla lunghezza iniziale (lo), alla variazione di temperatura (ATle dipende dal materiale di cui è fatto il corpo (1) se=1·Co⋅ AT Esercizi: lo=4000 mm Ti=10°C T8 = 210С 1=1,6·105 K AT=210-10=200°C Al = 1,6·10 ²³ 4·10 ²³·2·10³² = 12,8 mm Esercizi: 1 ~= 1,6·10 W ₁ lo=4200mm = 4210mm 0 = 50cm bo= 80cm Ti= 20°C T8- 220 C So=50-80-4000 DT-200-20-180 AS-21,6·10 4.10 18.10²= 25,6 cm S= S₂ + AS = 4000+25,6=4025,6cm l= Ti -20°C Tf=270c x = se 18 1 Co.DT 4200-250 105.000 = 9,6.10€ Dilatazione superficiale: se due delle 3 superfici sono più grandi dell'altra, il corpo è superficiale. La dilatazione avviene soprattutto in lunghezza e Larghezza. = B=21 1-12-10³1² r = 20cm Ti=10°C Tf=660°C 1-M²= 3,14-20²= 1,256-10³ M = √ AT=660-10=650 15= 21,21051, 256-10²³6,5·10²=19,6cm So+AS-1256+19,6= 1275,6cm² 20,16cm S 3,14 AS-B.So AT 12756 3,14 Dilatazione Lineare: Se una delle 3 dimensione è più grande delle altre 2, il solido si comporta come un corpo líneare. La dilatazione avviene soprattutto nel senso della lunghezza. l'allungamento (Al) di un corpo solido è direttamente proporzionale alla lunghezza iniziale (lo), alla variazione di temperatura (Ale dipende dal materiale di cui è fatto il corpo (1) se=1·Co⋅ AT Esercizi: lo=4000 mm Ti=10°C T8 = 210С 1=1,6·105 K AT=210-10=200°C Al = 1,6·10 ²³ 4·10 ²³·2·10³² = 12,8 mm Esercizi: 1 ~= 1,6·10 W ₁ lo=4200mm = 4210mm 0 = 50cm bo= 80cm Ti= 20°C T8- 220 C So=50-80-4000 DT-200-20-180 AS-21,6·10 4.10 18.10²= 25,6 cm S= S₂ + AS = 4000+25,6=4025,6cm l= Ti -20°C Tf=270c x = se 18 1 Co.DT 4200-250 105.000 = 9,6.10€ Dilatazione superficiale: se due delle 3 superfici sono più grandi dell'altra, il corpo è superficiale. La dilatazione avviene soprattutto in lunghezza e Larghezza. = B=21 1-12-10³1² r = 20cm Ti=10°C Tf=660°C 1-M²= 3,14-20²= 1,256-10³ M = √ AT=660-10=650 15= 21,21051, 256-10²³6,5·10²=19,6cm So+AS-1256+19,6= 1275,6cm² 20,16cm S 3,14 AS-B.So AT 12756 3,14 Dilatazione volumica: riguarda i corpi in cui le 3 dimensioni non siano trascurabili, cioè sono comparabili ovvero hanno la stessa grandezza, per esempio un parallelepípedo ha i lati 10,15,20 K Solido: K-31 Liquido: K-nelle tabelle Gassoso: k = 273,15 V-¹ Esercizio Vo=150l = 1,5dm³ K= 7,2·10 "K Ti-5c T&=455C AT=455-5=450k AV=7,2101,5.10 · 4,5·10 * = 48,60 AV-K-V AT Dilatazione volumica: riguarda i corpi in cui le 3 dimensioni non siano trascurabili, cioè sono comparabili ovvero hanno la stessa grandezza, per esempio un parallelepípedo ha i lati 10,15,20 K Solido: K-31 Liquido: K-nelle tabelle Gassoso: k = 273,15 V-¹ Esercizio Vo=150l = 1,5dm³ K= 7,2·10 "K Ti-5c T&=455C AT=455-5=450k AV=7,2101,5.10 · 4,5·10 * = 48,60 AV-K-V AT Calore -energia Calore e temperatura sono due cose diverse. calore = Q di La temperatura è una grandezza fisica che caratterizza lo stato di un corpo, un sistema, ed è variabile nel tempo e nello spazio. Il calore non è una caratteristica. Ha energía interna U=n·Ecm A2 A₁ B₁ B₂, di transito - T1 T2 (sistema) T1>T2 Q- u.m. • KJ=10³J ²MJ = 10° J -J Kcal 1 kcal=4180J Kw/h -2,78·107 km/h Modi per riscaldare un sistema sole, prima fonte assoluta di energía termica -processo di combustione, bruciando una sostanza detta combustibile A1 urta B1, e avviene uno scambio di quantità di modo, ovvero di Ec. A1 avrà meno energía e B1 avrà più energía. Parliamo di calore quando siamo in presenza di un trasferimento di energía tra due sistemi che si trovano a temperatura differente, in particolare il trasferimento avviene dal sistema caldo verso un sistema freddo in modo spontaneo. È possibile anche uno scambio di valore dal più freddo al più caldo ma utilizzando un energía dall'esterno. capacità termica: rapporto tra il calore necessario a provocare un salto termico e il valore del salto termico stesso. 'C- & [1] Q=C.AT capacità termica specifica/Calore specifico: proprietà dí una sostanza Kcal=4180J 1 cal = 4,18J = [ |C= m Lkg. W] C=C.M Calore -energia Calore e temperatura sono due cose diverse. calore = Q di La temperatura è una grandezza fisica che caratterizza lo stato di un corpo, un sistema, ed è variabile nel tempo e nello spazio. Il calore non è una caratteristica. Ha energía interna U=n·Ecm A2 A₁ B₁ B₂, di transito - T1 T2 (sistema) T1>T2 Q- u.m. • KJ=10³J ²MJ = 10° J -J Kcal 1 kcal=4180J Kw/h -2,78·107 km/h Modi per riscaldare un sistema sole, prima fonte assoluta di energia termica -processo di combustione, bruciando una sostanza detta combustibile A1 urta B1, e avviene uno scambio di quantità di modo, ovvero di Ec. A1 avrà meno energía e B1 avrà più energía. Parliamo di calore quando siamo in presenza di un trasferimento di energia tra due sistemi che si trovano a temperatura differente, in particolare il trasferimento avviene dal sistema caldo verso un sistema freddo in modo spontaneo. È possibile anche uno scambio di valore dal più freddo al più caldo ma utilizzando un energía dall'esterno. capacità termica: rapporto tra il calore necessario a provocare un salto termico e il valore del salto termico stesso. 'C- & [1] Q=C.AT capacità termica specifica/Calore specifico: proprietà di una sostanza Kcal=4180J 1 cal = 4,18J = [ |C= m Lkg. W] C=C.M Equilibrio Termico Quando due corpi con diversa temperatura T1 e T2 iniziale vengono messi a contatto attraverso una loro superficie, dopo un certo tempo e dopo essersi scambiati calore, raggiungeranno la stessa temperatura († finale, diversa da quella iniziale), chiamata TEMPERATURA DI EQUILIBRIO. Te=T1=T2-i due corpi cessano di scambiarsi calore. Q₁=C₁M₁AT₁ Q2=C2 m T₁ T₂ Тестесте AT1=T₁-Te AT₁=T₁-Te 1) Formula base Te- T₁-T₂ Temperatura di equilibrio (C1-M₁-T₁)+(C₂-M₂-T₂) C1.My+C₂2 M₂ 2 m₂. AT₂ m+T+M₂-T₂ My M₂ Stessa sostanza in masse e temperature diverse Cy=C2=C Te= 3) Stessa massa in sostanza e temperatura diverse → M = M₂=M Te=C1-T4+C₂-T₂ C1+C2 4) Te=T1+T₂₂ Equilibrio Termico Quando due corpi con diversa temperatura T1 e T2 iniziale vengono messi a contatto attraverso una loro superficie, dopo un certo tempo e dopo essersi scambiati calore, raggiungeranno la stessa temperatura († finale, diversa da quella iniziale), chiamata TEMPERATURA DI EQUILIBRIO. Te=T1=T2-i due corpi cessano di scambiarsi calore. Q₁ = C₁M₁AT₁ Q2=C2 m T₁ T₂ Тестесте AT1=T₁-Te AT₁=T₁-Te 1) Formula base Te- T₁-T₂ Temperatura di equilibrio (C1-M₁-T₁)+(C₂-M₂-T₂) C1.My+C₂2 M₂ 2m₂. AT₂ m+T+M₂-T₂ My M₂ Stessa sostanza in masse e temperature diverse Cy=C2=C Te= 3) Stessa massa in sostanza e temperatura diverse → M = M₂=M Te=C1-T4+C₂-T₂ C1+C2 4) Te=T1+T₂₂ Capacità Termica La capacità termica specifica o calore specifico è la quantità di energia da somministrare o sottrarre ad un kg di una data sostanza per provocarne la variazione della temperatura di 1°K. un grammo d'acqua necessita di 4180° per provocare un innalzamento della temperatura L'equazione fondamentale della termología serve a calcolare il calore da somministrare o sottrarre ad una data massa di una specifica sostanza per provocarne una variazione di temperatura Q=C²m.AT Q>O Q<0 Q=0 il corpo acquista calore il corpo cede calore condizione irrealizzabile Caloría:quantità di calore da somministrare a un grammo di H20 per innalzare la sua temperatura da 14,5°C a 15,5°C in condizioni di un'atmosfera di pressione Rapporto tra la quantità di calore scambiato tra due sístemi e il tempo impiegato a scambiarlo P= [W] Q-PT •T=Q M=rendimento Sempre minore di 1, in percentuale Putile ・M=₁ Pu Passortita Qu= Quello utilizzato in un processo, in un fenomeno físico (equazione fondamentale della termología) Qa= Quello speso dalla macchina termica (pagato) Qd = Qa-Qu Per aumentare il rendimento, diminuire la Qd. Capacità Termica La capacità termica specifica o calore specifico è la quantità di energia da somministrare o sottrarre ad un kg di una data sostanza per provocarne la variazione della temperatura di 1°K. un grammo d'acqua necessita di 4180° per provocare un innalzamento della temperatura L'equazione fondamentale della termología serve a calcolare il calore da somministrare o sottrarre ad una data massa di una specifica sostanza per provocarne una variazione di temperatura Q=C²m.AT Q>O Q<0 Q=0 il corpo acquista calore il corpo cede calore condizione irrealizzabile Caloría:quantità di calore da somministrare a un grammo di H20 per innalzare la sua temperatura da 14,5°C a 15,5°C in condizioni di un'atmosfera di pressione Rapporto tra la quantità di calore scambiato tra due sistemi e il tempo impiegato a scambiarlo P= [W] Q-PT •T=Q M=rendimento Sempre minore di 1, in percentuale Putile ・M=₁ Pu Passortita Qu= Quello utilizzato in un processo, in un fenomeno físico (equazione fondamentale della termología) Qa= Quello speso dalla macchina termica (pagato) Qd = Qa-Qu Per aumentare il rendimento, diminuire la Qd. Solido 400 300 200 100 Susione Q=4₂m riscaldo Solido Passaggi di stato Solidificazione Fornisco energia Sottraggo (cedo) energia Q=C.M.AT Esercizio Ti=10°C T8-327 C L8= 2,5·10" m= 2 ку J Cs=129 как Fusione J Calore latente: quantità di energia da somministrare o sottrarre per provocare un passaggio di stato di un kg di sostanza. Calore latente di fusione < calore latente di vaporizzazione Per far avvenire il passaggio di stato, la temperatura deve essere costante 1750 Sublimazione riscaldo liquido Liquido Q=C.M.DT Brinamento vaporizzazione Q=4u-m Vaporizzazione riscaldo vapove Q=C.M.DT Liquefazione Q = m. L Gas Calore latente 514 co 17₁ Q=Qvisc. + Qgusione Q = c.m.DT+L8.m Q = m (C.AT+48)-2 (129-31+ + 2,5·10") = 2 (4,1·10% + 2,5·104) = 2:10" (4,1+2,5) = = 13,2·104 = 1,32·10 ²³ 3=0,13 MJ A Q A Conduzione Propagazione di calore che avviene tra due corpi solidi a contatto aventi diversa temperatura o attraverso un corpo solido tra le cui estremità esista un gradiente termico (differenza di temperatura). All'interno di un corpo esposto ad un gradiente termico. Propagazione del calore -conduzione -> corpi solidi a contatto -convezione -> fluidi in moto -irraggiamento -> corpi caldi che emettono onde B та эть Q e Ta > Tb Legge di Fourier LAAT d Ti L.A.AT. t d AT 9=¯¯¯d Ti-Te W 31€ J 3 B Te Più materiale conduttore -> più calore esce Più d -> meno Q Ti Flusso termico -> potenza riferita a un solo m2 di superficie Un solo strato dello stesso materiale Te Conducibilità termica di una sostanza o materiale: rappresenta la pendenza ad essere attraversato dall'energia termica cioè maggiore è il valore di Landa, maggiore è l'energia che attraversa il materiale. [ Minore è il valore di Landa, maggiore è il potere isolante del materiale. W > 0,12 mk -> conduttore W ≤ 0,12 mk -> isolante Isolanti: Naturali: sughero, cellulosa, foglie, lino, canapa, lana Minerali: roccia, vetro Artificiali: polistirene, poliuretano, polistirolo Esercizio 1=0,800 w/mk A=12m² d=40cm Ti = 20c Te=SC Ti Stessa Energia 12 q= Resistenza Termica: R Se landa diminuisce, il materiale diventa un isolante R₁ R₂ R3 q= Trasmittanza: Tendenza di un corpo a farsi attraversare dal calore Più la struttura è grande, minore è la trasmittanza 3 Materiali diversi Te L.A.DT d 0800-12.15 0,4 360W R. NK Resistenza in serie: R = R1 + R2 + R3 [R == [n+²k]] W W U=+ = + m² k Tre strati, uno dopo l'altro, e ogni strato è omogeneo, e i materiali sono affiancati gli uni agli altri Aumento gli strati per aumentare la resistenza q=UA. AT Convezione Propagazione del calore che si manifesta in presenza di una sostanza fluida cioè di un liquido (ad esempio acqua) o di un gas (ad esempio aria). Può essere di due tipi: Naturale: conseguenza del principio di Archimede Sale ↑ calda si rasfredda W 9=·A·AT ²K gredda scende Forzata: movimento di un fluido velocizzato da un'azione meccanica esterna (ad esempio una ventola) Legge della convezione forzata (Newton): ● 5 Moto convettivo: pseudo circolare, movimento naturale d'aria che distribuisce calore all'interno di tutto l'ambiente A: superficie di scambio termico, superficie del corpo freddo o caldo a contatto con l'aria h: coefficiente di convezione Dipende dallo stato del fluido e dalle modalità con cui il fluido si muove 5 Irraggiamento Propagazione del calore che avviene attraverso onde elettromagnetiche emesse da un qualunque sistema che si trovi ad una temperatura superiore a 0°K (es. luce) radiazioni termiche o infrarosse Legge di Stefano -Boltzmann Corpo nero: assorbe tutta l'energia che gli arriva e la ributta fuori (astratto) P= 6·A·T" W Corpo grigio: emette energia ma non tutta quella che potrebbe emettere, non assorbe tutta l'energia (reale) 9=6.74 [W] 9=E·6·74 Esercizio: T=80°C 353,15 K E=0,6 6=567.108m²K4 -8 A=0,8m² t=2 ore 1200s 4 → P=E. GAT W Q=G.·A·T" At [] 6=5,67·108 Più epsilon è piccolo, meno energia emette Più epsilon è grande, più energia emette Le onde elettromagnetiche si propagano anche nel vuoto Q=E·G·A·Tt 0 -> in teoria OLEL1 -> in pratica Q-(3.53.10²) 96-98 1,2 10²³-5,67·10 8 = 3043·10 ²³ 10 8 10 8 10³- = 3043-10-3M5