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Dinamica - Lavoro - temperatura

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 DINAMICA
STUDIA LA RELAZIONE FRA
FORZE APPLICATE
AD UN CORPO
MOVIMENTO
DEL CORPO
QUESTA RELAZIONE E COMPLICATA DALLE
FORZE DI ATTRITO
PER S
 DINAMICA
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DINAMICA STUDIA LA RELAZIONE FRA FORZE APPLICATE AD UN CORPO MOVIMENTO DEL CORPO QUESTA RELAZIONE E COMPLICATA DALLE FORZE DI ATTRITO PER STUDIARLA SI USA UN MODELLO PRIVO DI ATTRITO ASSENZA DI ATTRITO SI REALIZZA GRAZIE A UNA STRUMENTAZIONE CHE GLI SCIENZIATI HANNO COSTRUITO ROTAIA A CUSCINO D'ARIA E UN BINARIO VUOTO ALL'INTERNO TUBO A SEZIONE TRIANGOLARE FORZE CHE Si OPPONGONO AL MOVIMENTO DI UN CORPO + FORI DA CUI ESCE ARIA Lee CRONOMETRO ROTAIA A CUSCINO D'ARIA CARRELLINO FOTOCELLULE L'ARIA CHE ESCE DAI FORI TENDE A SOLLEVARE DI POCO il CARRELLINO = NO SFREGAMENTO = NO ATTRITO SONO COLLEGATE AD UN CRONOMETRO PERCHE' FRA ROTAIE E CARRELLO SI CREA UN CUSCINO D'ARIA CHE VA AD ELIMINARE L'ATTRITO AL LATO DELLA ROTA¡A CI SONO DELLE FOTOCELLULE POSTE A UNA DETERMINATA DISTANZA (STABILITA DA NOI) COMPRESSORE IN QUESTO MODO NOI SAPPIAMO QUANTO TEMPO IMPIEGA IL CARRELLO AD ANDARE DALLA FOTOCELLULA 1 ALLA FOTOCELLULA 2 SE NON C'E' NESSUNA FORZA CHE AGISCE IN ORIZZONTALE O LA RISULTANTE DELLE FORZE =0 SE SPINGO IL CARRELLINO ROTAIA INFINITA INVECE 1ª LEGGE DELLA DINAMICA IN ASSENZA DI ATTRITO E IN ASSENZA DI FORZE APPLICATE AL CORPO, IL CORPO SE E' FERMO CONTINUA RIMANERE FERMO, SE E' IN MOVIMENTO SI MUOVERA' PER SEMPRE E CON VELOCITA COSTANTE •SE AUTOBUS ACCELERA ANDIAMO INDIETRO CARRELLINO RIMANE FERMO ANCHE CHIAMATA LEGGE DI INERZIA O 1ª LEGGE DI NEWTON E' LA TENDENZA DI UN CORPO A MANTENERE il PROPRIO STATO DI MOTO • SE AUTOBUS FRENA ANDIAMO IN AVANTI ES. SE CI TROVIAMO SU UN AUTOBUS →NOSTRA VELOCITA VELOCITA' AUTOBUS PK CARRELLINO NON Si FERMEREBBE...

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Didascalia alternativa:

MAI LA MATERIA NON CAMBIA il SUO MOTO A MENO CHE NON SIA FORZATA A FARLO TENDIAMO A MANTENERE LA STESSA VELOCITA SISTEMA DI RIFERIMENTO INERZIALE CHIAMIAMO UN SISTEMA DI RIFERIMENTO INERZIALE, UN SISTEMA IN CUI VALE IL PRINCIPIO DI INERZIA (E QUINDI IL PRIMO PRINCIPIO DELLA DINAMICA.) PERCHE' UN SISTEMA DI RIF. SIA INERZIALE SI DEVE MUOVERE A VELOCITA' COSTANTE QUALSIASI SISTEMA FERMO O IN MOVIMENTO A VELOCITA' COSTANTE COSTITUISCE UN SISTEMA DI RIFERIMENTO INERZIALE SISTEMA DI RIFERIMENTO NON INERZIALE QUALSIASI SISTEMA DI RIFERIMENTO CHE ACCELERA RISPETTO A UN SISTEMA INERZIALE E' UN SISTEMA NON INERZIALE PRINCIPIO DI RELATIVITA' GALILEIANO ● LE LEGGI DELLA DINAMICA SONO LE STESSE IN TUTTI SISTEMI DI RIFERIMENTO INERZIALI · TUTTI I SISTEMI DI RIFERIMENTO INERZIALI SONO EQUIVALENTI. NON ESISTE UN SISTEMA DI RIFERIMENTO PRIVILEGIATO (ES SE CI TROVIAMO SU UN TRENO CON i FINESTRINI OSCURATI E QUINDI NON RIUSCIAMO A VEDERE FUORI ↓ NON CI ACCORGIAMO SE IL TRENO SI STA MUOVENDO A VELOCITA COSTANTE O SE STA FERMO f COSA SUCCEDE SE APPLICHIAMO UNA FORZA COSTANTE ALL'OGGETTO 2 MODI PER APPLICARE UNA FORZA COSTANTE 1) METTERE IN PENDENZA AGISCE LA FORZA DI GRAVITA' 2) USARE DINAMOMETRO COSA OSSERVIAMO NON SI TRATTERA PIU DI MOTO RETTILINEO UNIFORME MA DI MOTO RETTILINEO UNIFORMEMENTE ACCELERATO 2a LEGGE DELLA DINAMICA SEI IN ASSENZA DI ATTRITO SU UN CORPO AGISCE UNA FORZA COSTANTE OSSERVIAMO CHE IL CORPO NON SI MUOVE PIU CON VELOCITA COSTANTE MA CON UN'ACCELERAZIONE COSTANTE FORZA COSTANTE ACCELERAZIONE COSTANTE USO DEL DINAMOMETRO m SE RADDOPPIAMO LA FORZA F₂ = 2F FORZA ACCELERAZIONE SE RADDOPPIAMO LA MASSA DEL CARRELLINO m₂ = 2m m2 m а H F₁ FORZA E ACCELERAZIONE SONO DIRETTAMENTE PROPORZIONALI 9₁ RADDOPPIA L'ACCELERAZIONE A₂ = 2a = COSTANTE = m (MASSA) = COSTANTE = L'ACCELERAZIONE SI DIMEZZA 03 = 11/1/21 MASSA E ACCELERAZIONE SONO INVERSAMENTE PROPORZIONALI F (FORZA) a FORMULE F = m. a m = F 9 = SERE O - a = O ↓ RITROVIAMO LA 1ª LEGGE 4/0 a = है। کار m V = V₁ + at V - Vo t → a=0 →→VELOCITA' COSTANTE So + Vot + 1 at ² 1N IL NEWTON UNITA DI MISURA DELLA FORZA NEL SISTEMA INTERNAZIONALE LA FORZA CHE E NECESSARIO APPLICARE AD UN CORPO DI MASSA=1 KG AFFINCHE ESSO ACQUISTI UN'ACCELERAZIONE DI 1 M/S² 1N = 1kg. LA SECONDA LEGGE DELLA DINAMICA PER UN CORPO IN CADUTA LIBERA m TUTTI I CORPI IN CADUTA LIBERA, INDIPENDENTEMENTE DALLA LORO MASSA. HANNO LA STESSA ACCELERAZIONE, PARI ALL'ACCELERAZIONE DI GRAVITA G. E RAGGIUNGONO QUINDI TERRA CON LA STESSA VELOCITA a = g 9 - 9,81 $/19 = N = 9,81 m LA 3ª LEGGE DELLA DINAMICA O LEGGE DI AZIONE E REAZIONE SE CONSIDERIAMO DUE CORPI. E UNO DI ESSI ESERCITA UNA FORZA SULL'ALTRO, ESSO REAGISCE CON UNA FORZA UGUALE E OPPOSTA GENERALMENTE POSSIAMO DIRE CHE LE FORZE AGISCONO SEMPRE IN COPPIA m₁ = 2m₂ A₁ = 1 1/2 a M₁ 1 mmmm în M₁ = M₂ 1 ESERCITA FORZA SU 2 2 Si MUOVE CON LA STESSA DIREZIONE E VERSO DELLA FORZA 1 SI MUOVE CON VERSO OPPOSTO m₂ Za Ⓒ m₁ m₂ mmmm IL MOTO LUNGO UN PIANO INCLINATO VETTORE FORZA PESO = SEMPRE VERTICALE REAZIONE VERTICALE SEMPRE PERPENDICOLARE AL PLANO SCOMPONIAMO il VETTORE FORZA PESO LUNGO LE COMPONENTI PERPENDICOLARI E PARALLELE AL PIANO PESO PERPENDICOLARE P₁ + R = 0 = a=gSEN o а la ²1/0 R → Si ANNULLANO a PESO PARALLELO CATETO CON O CATETO SENZA O ghee → P.Cos (0) → P.SEN (0) ALTEZZA DEL PIANO LUNGHEZZA DEL PIANO PENDOLO OGGETTO DI MASSA M SOSPESO AD UN FILO INESTENSIBILE O AD UN ASTA RIGIDA DI LUNGHEZZA L SU DI ESSO AGISCONO 2 FORZE UGUALI E OPPOSTE T TENSIONE DEL Filo Fp OSCILLAZIONI DI UN PENDOLO FORZA PESO P VERSO: VERSO IL BASSO DIREZIONE: VERTICALE PENDOLO E' IN EQUILIBRIO STABILE SE T P₁ T + P = 0 RF = 0 SE SPOSTO IL PENDOLO TENSIONE E FORZA PESO NON Piu' EQUILIBRATE →SCOMPONIAMO LA FORZA PESO P/ PL P=m.9 = cos o = SEN O DETERMINA ACCELERAZIONE PENDOLO LA TENSIONE E' BILANCIATA DALLA COMPONENTE P/ MENTRE LA COMPONENTE PLE'SEMPRE DIRETTA VERSO IL PUNTO DI EQUILIBRIO. PERCIO E' UNA FORZA DI RICHIAMO ISOCRONISMO DEL PENDOLO GALILEO GALILEI HA VISTO COME IL PENDOLO IMPIEGA SEMPRE LO STESSO TEMPO A COMPIERE UN'OSCILLAZIONE PER PICCOLE OSCILLAZIONI IL PERIODO DI UN PENDOLO E F T= 2T₁ LUNGHEZZA DEL PENDOLO ACCELERAZIONE DI GRAVITA' =TEMPO IMPIEGATO A COMPIERE UN'OSCILLAZIONE COMPLETA DEVO CONSIDERARE LA FORZA CENTRIPETA Мото CIRCOLARE UNIFORME F CONSIDERIAMO UN CORPO CHE SI MUOVE DI MOTO CIRCOLARE UNIFORME CON VELOCITA TANGENTE ALLA TRAIETTORIA I IL CORPO E SOGGETTO A UN'ACCELERAZIONE DIRETTA VERSO IL CENTRO, DETTA ACCELERAZIONE CENTRIPETA NEL CASO DI UNA AUTOMOBILE CHE AFFRONTA UNA CURVA, LA FORZA CENTRIPETA E' LA FORZA DI ATTRITO TRA GLI PNEUMATICI E LA STRADA F₁ = mac TRAIETTORIA CIRCOLARE QUESTA ACCELERAZIONE E PRODOTTA DA UNA FORZA, LA FORZA CENTRIPETA AFFINCHE UN OGGETTO SI MUOVE DI MOTO CIRCOLARE UNIFORME. ESSO DEVE ESSERE APPLICATA UNA FORZA CENTRIPETA CHE DEVE AVERE INTENSITA' 2 = m v² NEL CASO DI UNA PALLA CHE RUOTA LEGATA A UN FILO LA FORZA CENTRIPETA E LA TENSIONE NEL FILO ac = V² M= MASSA V= VELOCITA' R= RAGGIO NEL CASO DI UN SATELLITE CHE ORBITA INTORNO ALLA TERRA LA FORZA CENTRIPETA E LA FORZA DI GRAVITA 2 FAPP. FORZA CENTRIFUGA PONIAMO IL CASO DI UN DISCO CHE RUOTA A VELOCITA NON COSTANTE E DI 2 OSSERVATORI 1 OSSERVATORE 1: SOLIDALE CON IL MOTO OSSERVATORE 2 NON SOLIDALE CON IL MOTO 1 FC 2 PER L'OSSERVATORE A TERRA IL RAGAZZO CHE SI TROVA SUL DISCO SI MUOVE DI MOTO CIRCOLARE UNIFORME ED E SOGGETTO ALLA FORZA CENTRIPETA L'OSSERVATORE CHE SI TROVA SULLA PIATTAFORMA INVECE NON PERCEPISCE ALCUNA FORZA CENTRIPETA MA SI SENTE TIRARE VERSO L'ESTERNO FORZA CENTRIFUGA FORZA APPARENTE FITTIZIA LA LEGGE DI NEWTON DELLA GRAVITAZIONE UNIVERSALE NEWTON CI DICE OGGETTI CHE HANNO UNA MASSA E CHE HANNO UNA CERTA DISTANZA FRA LORO SI ATTRAGGONO CONSIDERIAMO 2 MASSE m1 F r AD UNA DISTANZA R F DIPENDE F NEWTON CI DICE CHE QUESTE MASSE SI ATTRAGGONO FRA LORO LA FORZA (SEMPRE ATTRATTIVA) TRA 2 MASSE E' DIRETTA LUNGO LA LINEA CHE CONGIUNGE LE DUE MASSE ● ENTRAMBE LE MASSE SPERIMENTANO UNA FORZA ATTRATTIVA DI UGUALE INTENSITA'. MA LE 2 FORZE ATTRATTIVE HANNO VERSO OPPOSTO m2 DALLE MASSE DALLA DISTANZA TRA LE MASSE DALLA COSTANTE G LEGGE DI GRAVITAZIONE UNIVERSALE DI NEWTON LA FORZA DI GRAVITA' FRA DUE OGGETTI DI MASSA M1 ED M2 SEPARATI DA UNA DISTANZA R E' ATTRATTIVA E HA UN'INTENSITA DATA DALLA FORMULA F=G m₁m₂ 2 p² m² G= 6,67 · 10-¹¹ N. K m1 2m1 2F 4F ↑ F ↑m SE RADDOPPIO UNA DELLE 2 MASSE FORZA RADDOPPIA SE RADDOPPIAMO ANCHE L'ALTRA m1m2 F = G m₁m² LA FORZA RADDOPPIA ULTERIORMENTE F = Gm² 2m²₂ G₁ 2F 2F =2G m₁m₂ r² 4F 2m2 2m2 m₁ F ↑F SE RADDOPPIO LA DISTANZA L = r F DIVENTA 1/4 = fr G G m1m2 r² m1 m2 (2r)² F = G m₁m₂ 4r² 1 1F = 16 m₁m² 4 F m2 CONSIDERIAMO IL CASO DI UN OGGETTO CHE SI TROVA SULLA SUPERFICIE TERRESTRE LA TERRA CI ATTRAE E NOI ATTRAIAMO LA TERRA CONSIDERO LA TERRA CON TUTTA LA MASSA CONCENTRATA IN UN PUNTO CHE SI TROVA AL CENTRO DELLA TERRA F FORZA DI ATTRAZIONE TRA NOI E LA TERRA E' LA FORZA PESO = M Gm.mt rt² COSTANTE ES: NOI STESSI RAGGIO TERRESTRE MASSA TERRA + DISTANZA TRA LE MASSE RAGGIO TERRESTRE F = = m. K F = 1 = m. CHE E' L'ACCELERAZIONE DI GRAVITA DELLA TERRA g LAVORO IL LAVORO DI UNA FORZA COSTANTE CHE AGISCE NELLA STESSA DIREZIONE DELLO SPOSTAMENTO E' IL PRODOTTO DEI MODULI DELLA FORZA E DELLO SPOSTAMENTO STO LAVORANDO QUANDO APPLICO UNA FORZA AD UN CORPO E LO FACCIO SPOSTARE PK CI SIA LAVORO CI DEVE ESSERE 1 FORZA E 1 SPOSTAMENTO S S=0- SE F e As SONO I SCOMPONGO LA FORZA LAVORO NULLO L=0- → Vf = V₁ = L = F· s Newton ➜ JOULE L = 0 L = 0 F"l IL LAVORO DI UNA FORZA COSTANTE CHE FORMA UN ANGOLO CON LO SPOSTAMENTO E' il PRODOTTO DEL MODULO DELLA COMPONENTE DELLA FORZA NELLA DIREZIONE DELLO SPOSTAMENTO E DEL MODULO DELLO SPOSTAMENTO L = (Fcos).S >metri Fs cos S LAVORO POSITIVO SE LA FORZA HA UNA COMPONENTE NELLA DIREZIONE E NEL VERSO DEL MOTO L>O - VF > Vi SE LA FORZA NON HA ALCUNA COMPONENTE NELLA DIREZIONE DEL MOTO LAVORO NEGATIVO SE LA FORZA HA UNA COMPONENTE NELLA DIREZIONE DEL MOTO. MA NEL VERSO OPPOSTO L<0 → Vf < Vi ENERGIA POSSIBILITA' DI UNA FORZA DI COMPIERE UN LAVORO Ep ENERGIA POTENZIALE GRAVITAZIONALE SE LA FORZA CONSIDERATA E' LA FORZA GRAVITAZIONALE (CIOE LA FORZA PESO) liv Rif. POTENZIALE PK DIPENDE DALLA POSIZIONE Ep = VARI TIPI DI ENERGIA OGGETTO DI MASSA M SOSPESO AD UNA CERTA ALTEZZA NO VALORE ASSOLUTO DIPENDE DAL LIV. DI RIFERIMENTO m. ·b 9 OGNI VOLTA CHE HO UNA MOLLA DEFORMATA (COMPRESSA O ALLUNGATA) HO LA POSSIBILITA' CHE LA FORZA ELASTICA COMPIA UN LAVORO F. INVERSE m = 26c v² LAVORO DIPENDE DA: COSTANTE ELASTICA DELLA MOLLA (K) QUANTO LA COMPRIMIAMO O ALLUNGHIAMO (X) V=2Ec X- ENERGIA CINETICA EPE ENERGIA POTENZIALE ELASTICA mmmm EPE Ec = / mv ² Ес ENERGIA POSSEDUTA DA UN CORPO IN MOVIMENTO = 1/2 kx²0 m 122m ENERGIA LEGATA AL MOVIMENTO P=₁ QUANTITA' DI MOTO =GRANDEZZA FISICA VETTORIALE ·m. J (Kg.m/s) STESSO VERSO STESSA DIREZIONE DELLA VELOCITA' I= Ap < IMPULSO DI UNA FORZA =GRANDEZZA FISICA VETTORIALE I-F. At FORZA APPLICATA AD UN OGGETTO UNA FORZA APPLICATA A UN CORPO X UN CERTO TEMPO DETERMINA UNA VARIAZIONE DELLA QUANTITA' DI MOTO (N.S) PARLIAMO DI IMPULSO QUANDO UNA CERTA FORZA COSTANTE O UNA FORZA MEDIA SE LA FORZA E' VARIABILE. AGISCE X UN CERTO INTERVALLO DI TEMPO SU UN CORPO INTERVALLO DI TEMPO TEMPO PER IL QUALE APPLICHI QUESTA FORZA TEOREMA DELL'IMPULSO 'I #0⇒Pf - Pi I- Δρ I=0⇒ Ap=0⇒PF - Pi = O⇒ Pi = Pf p VARIAZIONE DELLA QUANTITA' Di MOTO TEOREMA DI CONSERVAZIONE DELLA QUANTITA' DI MOTO Dim 2 PRINCIPIO DELLA DINAMICA F=m.a = M Αν At Δt. F=m. Δε Δε → F. Δε ΔΕ M At F.ΔΕ Αν (VF - Vi) F.Δt = mlf - mi F.Δt = Ρε - Ρί I = Δρ - m TEMPERATURA = GRANDEZZA FISICA CHE DETERMINA SE DUE CORPI SONO IN EQUILIBRIO TERMICO OPPURE NO ↓ UNA DIFFERENZA DI TEMPERATURA GENERA UN FLUSSO DI CALORE CALORE = L'ENERGIA TRASFERITA TRA 2 OGGETTI A CAUSA DELLA LORO DIFFERENZA DI TEMPERATURA Contatto termico Si DICE CHE I DUE OGGETTI SONO IN CONTATTO TERMICO SE TRA LORO PUO AVVENIRE UN PASSAGGIO DI CALORE QUANDO UN OGGETTO CALDO E' SOTTOPOSTO IN CONTATTO TERMICO CON UN OGGETTO FREDDO, VIENE SCAMBIATO CALORE Si RAFFREDDA Si RISCALDA FINO A RAGGIUNGERE L'EQUILIBRIO TERMICO (DUE OGGETTI SONO IN EQUILIBRIO TERMICO QUANDO HANNO LA STESSA TEMPERATURA) LEGGE O DUE CORPI. A TEMPERATURA DIFFERENTE, NEL MOMENTO IN CUI SONO A CONTATTO, SONO SOTTOPOSTI A UN PASSAGGIO DI CALORE, DAL CORPO PIU CALDO AL CORPO PIU FREDDO, FIN QUANDO NON SI RAGGIUNGE L'EQUILIBRIO TERMICO TEMPERATURA =SOGGETTIVA f ER MISURARLA PER MISURARLA IN MODO OGGETTIVO SI UTILIZZA il IMMERGO IN UN CONTENITORE CON ACQUA E GHIACCIO TERMOMETRO METTO A CONTATTO CON il VAPORE DI ACQUA BOLLENTE FORMATO DA PIPETTA + LIQUIDO TUBO DI VETRO (ALCOL O MERCURIO) J TARATURA DI UN TERMOMETRO Si CONSIDERANO 2 PUNTI FISSI TEMPERATURA FUSIONE DEL GHIACCIO Liquidi termometrici SUBISCONO GRANDI VARIAZIONI Di VOLUME IN CORRISPONDENZA A PICCOLE VARIAZIONI DI TEMPERATURA TEMPERATURA EBOLLIZIONE ACQUA MERCURIO SI STABILIZZA IN UN PUNTO PRECISO MERCURIO SALE E SI POSIZIONA IN UN ALTRO LIVELLO SE CI TROVIAMO A TEMPERATURA AMBIENTE il MERCURIO SI TROVA IN UN LIVELLO INTERMEDIO SEGNO 1 TACCA SEGNO UN'ALTRA TACCA 373 K/100° 273 K/0° A QUESTE TACCHETTE VIENE ASSEGNATO il VALORE DI 0° E 100° NELLA SCALA CELSIUS 1 PASSAGGIO DA CELSIUS A KELVIN PASSAGGIO DA KELVIN A CELSIUS 212° F 32° F CONFRONTO TRA SCALE TERMOMETRICHE PASSARE DA UNA SCALA TERMOMETRICA ALL'ALTRA PASSAGGIO DA CELSIUS A FAHRENHEIT 1°C = 1,8°F PASSAGGIO DA FAHRENHEIT A CELSIUS SCALA CELSIUS E KELVIN SONO SCALE CENTİGRADE 1°(= 1K SCALA CELSIUS E KELVIN DIVIDE QUESTO PEZZO DI TUBO IN 100 PARTI SCALA FAHRENHEIT DIVIDE LA STESSA PARTE DI TUBO IN 180 PARTI T(K)=t() + 273 t(*)= T(K)-273 t(°F) = 32 + 1,8 t (°C) t(c)= t(°F)-32 t(CF) = 32 1,8 RAME SE HO UN OGGETTO CHE HE UN CERTO VOLUME 4 20°-40° ALL. AV E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE A VO FERRO 20°→60° = MATERIALE = LA TEMPERATURA A CUI VENGONO PORTATI * DIMENSIONE V→AV 2V-24V 3V→3AV AV E' UGUALE? NO ↓ AV DIPENDE DAL TIPO DI MATERIALE DI CUI E' FATTO IL CORPO 20°→80° # MATERIALE = LA TEMPERATURA A CUI VENGONO PORTATI = DIMENSIONE = MATERIALE = LA TEMPERATURA A CUI VENGONO PORTATI DIMENSIONE Δt, =20° AV₁₂ Δt,=2Δt, 24V/₁ At3 = 34₁ 34₂ AV E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE A At AV = BV₂At DILATAZIONE LINEARE FENOMENO E SEMPRE LO STESSO MA SE CONSIDERO UN OGGETTO DI FORMA ALLUNGATA UN OGGETTO AUMENTA DI VOLUME SE RISCALDATO SE RISCALDATO IL VOLUME AUMENTA RIESCO A RILEVARE SOLO LA VARIAZIONE DI LUNGHEZZA DIMENSIONE TRASVERSALE AUMENTA MA ESSENDO PICCOLA NON RIESCO A RILEVARLA ↓ E' TRASCURABILE QUANDO ABBIAMO OGGETTI ALLUNGATI CONSIDERIAMO + CHE LA VARIAZIONE VOLUMICA. LA VARIAZIONE DELLA LUNGHEZZA Al=αlost ४ B = 3a x = f CASO ANOMALO DELL'ACQUA ACQUA LIQUIDA TEMP. AMBIENTE 20° SE SI RAFFREDDA ↓ DIMINUISCE DI VOLUME FINO A QUANDO ARRIVA A 4°C = SE CONTINUA A RAFFREDDARSI SI HA UN INVERSIONE DI COMPORTAMENTO AUMENTA DI VOLUME FINO A 0° C NELL'INTERVALLO TRA 0 E 4°C L'ACQUA HA UN COMPORTAMENTO ANOMALO EQUIVALENZA TRA CALORE E LAVORO JOUL HA CERCATO DI CAPIRE COME POTER CONFRONTARE TRA LORO QUESTE 2 DIVERSE FORME DI ENERGIA SAPPIAMO CHE: SE C'E ATTRITO, L'ENERGIA MECCANICA SI DISPERDE SOTTO FORMA DI CALORE ? Joul Si CHIEDE: MA SE HO UN ENERGIA MECCANICA A QUANTA ENERGIA TERMICA EQUIVALE Mulinello Di Joul X SPIEGARLO USA UN DISPOSITIVO RECIPIENTE CHE NON PERMETTE il PASSAGGIO DI CALORE FRA INTERNO E ESTERNO AL CUI INTERNO C'E UNA CERTA QUANTITA DI ACQUA IL RECIPIENTE HA UN COPERCHIO CON 2 BUCHI 1) ATTRAVERSO IL QUALE PASSA UN TERMOMETRO CHE SERVE A MISURARE LA TEMPERATURA DELL'ACQUA L'ASSE E' COLLEGATO ATTRAVERSO UNA CARRUCOLA A DEI PESETTI SOSPESI AD UNA CERTA ALTEZZA H RISPETTO ALLA BASE DEL RECIPIENTE 2) ATTRAVERSO IL QUALE PASSA UNA SCRIVERTI SCALE AL CUI SONO COLLEGATE DELLE PALETTE PESETTI POSSIEDONO PESETTI SCENDONO ARRIVANO A TERRA EPG = 2mgh EPG = Em = 0 DISPERSA LA DISCESA DEI PESI HA MESSO IN MOVIMENTO LE PALETTE NEL RECIPIENTE JOUL HA OSSERVATO CHE TEMP. ACQUA SALIVA ACQUA SI RISCALDAVA A CAUSA DELL'ATTRITO CREATO DAL MOVIMENTO DELLE PALETTE EM SI E' TRASFORMATA IN CALORE X FAR SALIRE DI 1°C LA TEMPERATURA DI 1G DI ACQUA DEVO MISURARE IN ENERGIA MECCANICA PARI A 4,186J JOUL HA TROVATO L'EQUIVALENTE MECCANICO DELLA CALORIA 1 CALORIA ENERGIA MECCANICA CHE DEVO DARE ALL'ACQUA PER FAR AUMENTARE LA SUA TEMPERATURA Di 1° LA LEGGE FONDAMENTALE DELLA TERMOLOGIA ABBIAMO 1 SOSTANZA QUANTO CALORE GLI DOBBIAMO FORNIRE ? L.F.T METTE IN RELAZIONE 1 SUPPONIAMO MACQUA → AT=20°C Q₁ 2MACQUA AT= 20°C 2Q₁ SUPPONIAMO MACQUA MACQUA VOGLIAMO RISCALDARLA QUANTITA' DI CALORE DA CEDERE E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALLA MASSA QUANTITA DI CALORE DA FORNIRE VARIE GRANDEZZE FISICHE SUPPONIAMO AT=20°C Q₁ AT -40°C 2Q₁ QUANTITA' DI CALORE DA CEDERE E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALLA VARIAZIONE DI TEMPERATURA QUANTITA' DI CALORE DA CEDERE MACQUA → AT=20°C Q₁ Molio AT=20°C Q2 #Q₁ OGNI SOSTANZA HA UN PROPRIO CALORE SPECIFICO (C). QUANTITA' DI CALORE DA CEDERE DIPENDE DAL TIPO DI SOSTANZA LA QUANTITA' DI CALORE CHE OCCORRE FORNIRE ALL'UNITA' DI MASSA DELLA SOSTANZA AFFINCHE' SUBISCA UNA VARIAZIONE DI TEMPERATURA Di 1° C LA LEGGE FONDAMENTALE DELLA TERMOLOGIA Q = cm AT PROPAGAZIONE DEL CALORE IN CHE MODO il CALORE PASSA DA UN CORPO A UN ALTRO RISCALDO SOLO 1 PARTE 3 MODI 1) CONDUZIONE 2) CONVENZIONE 3) IRRAGGIAMENTO CONDUZIONE IL CALORE SI PROPAGA DA UN'ESTREMITA' ALL'ALTRA PK SOSTANZA SOLIDA FORMATA DA ATOMI) NO IMMOBILI POSSIEDONO MOTO DI AGITAZIONE TERMICA HANNO UN MOVIMENTO OSCILLATORIO MOVIMENTO AUMENTA ALL'AUMENTO DI TEMPERATURA ATOMI MUOVENDOSI TRASMETTONO il MOTO DI AGITAZIONE TERMICA SI TRASMETTE il CALORE Si HA TRASPORTO DI ENERGIA SENZA TRASPORTO DI MATERIA ● MATERIALI SI DISTINGUONO ● BUONI CONDUTTORI DIPENDE DA COME SONO POSIZIONATI GLI ATOMI ATOMI SALDAMENTE VINCOLATI TRA LORO FURIE' Si CHIEDE CATTIVI CONDUTTORI • Q E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALLA SEZIONE TRASVERSALE (A) Q E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALLA AT • Q E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE AL TEMPO Q E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE ALLA LUNGHEZZA • Q DIPENDE DAL MATERIALE OGNI MATERIALE HA LA PROPRIA CONDUCIBILITA' TERMICA = K CATTIVI CONDUTTORI MA DA COSA DIPENDE LA QUANTITA DI CALORE CHE RIESCE A PROPAGARSI ATTRAVERSO UN MATERIALE SOLIDO ? MAGGIORE E' LA DIFFERENZA DI TEMPERATURA FRA LE 2 ESTREMITA'. + CALORE RIESCE A TRASMETTERSI Q = KAAT t Att CONVEZIONE TIPICA DEI MATERIALI LIQUIDI E GASSOSI booo OOOO MOVIMENTI CIRCOLATORI Si HA TRASPORTO DI ENERGIA CON TRASPORTO DI MATERIA IRRAGGIAMENTO Si HA PROPAGAZIONE ANCHE NEL VUOTO AVVIENE GRAZIE A ONDE ELETTROMAGNETICHE CHE HANNO LA CAPACITA' DI PROPAGARSI NEL VUOTO LE PARTI A CONTATTO CON LA FORMA DI CALORE Si RISCALDANO X PRIME ↓ DENSITA DIMINUISCE DIVENTANO + LEGGERE SALGONO 0< EMITTIVITA<1 = CAPACITA' DI TRASMETTERE CALORE X IRRAGGIAMENTO POTENZA IRRADIATA DA UN OGGETTO DIPENDE DALLA SUA TEMPERATURA P =COAT² OGNI CORPO HA IL PROPRIO VALORE DI EMITTIVITA' CORPO NERO EMITTIVITA'=1 ES: RAGGI DEL SOLE COSTANTE Di STEFAN BOLTZMANN 0= 5,67 108 W/(m². K²) OGNI CORPO CHE HA UNA CERTA TEMPERATURA E UNA CERTA SUPERFICIE E' IN GRADO DI EMANARE CALORE • NO FORMA PROPRIA LIQUIDO Si ADATTA AL RECIPIENTE • VOLUME PROPRIO FORZE DI LEGAME SONO + DEBOLi 0 + CAMBIAMENTI DI STATO FORNIRE SOTTRARRE 3 STATI SOLIDO FORMA PROPRIA STATO DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA Si PRESENTA IN VOLUME PROPRIO BEN DEFINITI PK ATOMI SONO LEGATI FRA LORO DA FORZE DI LEGAME MOLTO STRETTE NON SI MUOVONO # PASSAGGIO DA 1 STATO ALL'ALTRO ABBIAMO BISOGNO DI ] CALORE AD UN CORPO = RISCALDARLO/RAFFREDDARLO GASSOSO • NO FORMA PROPRIA TUTTI I PASSAGGI DI STATO SONO INFLUENZATI DAL VALORE DELLA PRESSIONE LA QUALE ESSI AVVENGONO • NO VOLUME PROPRIO ↓ COINCIDE CON IL VOLUME DEL RECIPIENTE LEGAMI ANCORA + DEBOLI ↓ OGNI PARTICELLA PUO' ALLONTANARSI QUANTO VUOLE DALLE ALTRE CONDENSAZIONE GASSOSO VAPORIZZAZIONE AVVIENE IN 2 MODI EVAPORAZIONE LIQUIDO FUSIONE BRINAMENTO SUBLIMAZIONE EBOLLIZIONE SOLIDIFICAZIONE SOLIDO RECIPIENTE CONTENENTE UN LIQUIDO ES: ACQUA + COPERCHIO EVAPORAZIONE A TEMPERATURA COSTANTE AD UN CERTO PUNTO NON + SPAZIO Si FORMA VAPOR ACQUEO PASSAGGIO ALLO STATO DI VAPORE Di ALCUNE PARTICELLE + E' ALTA LA TEMPERATURA (AMBIENTE) + PARTICELLE PASSANO ALLO STATO DI VAPORE SE 1 PARTICELLA PASSA ALLO STATO DI VAPORE UN'ALTRA PASSA ALLO STATO LIQUIDO Equilibrio di fase NEL SENSO CHE LE DUE FASI. LIQUIDA E GASSOSA. COESISTONO IN MANIERA BILANCIATA Si FORMANO BOLLE DI VAPORE EBOLLIZIONE BISOGNA RISCALDARE LA SOSTANZA + LEGGERE OGNI SOSTANZA PURA HA UN PROPRIO VALORE DELLA TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE + OGNI SOSTANZA E' CARATTERIZZATA DA UN PROPRIO CALORE LATENTE VALE ANCHE X FUSIONE QUANDO C'E UN PASSAGGIO DI STATO LA TEMPERATURA DEL SISTEMA RIMANE COSTANTE ANCHE SE FORNIAMO DEL CALORE TENDONO A SALIRE E A SCOPPIARE NO MISCUGLIO Di SOSTANZE DIVERSE QUANTITA DI CALORE DA FORNIRE A UNA SOSTANZA PER FARLA PASSARE DA UNO STATO UN ALTRO → L CALORE FORNITO (J) MASSA (KG) X COMPLETARE TUTTO il PASSAGGIO DI STATO . ● SAPPIAMO CHE ● 1 SUPPOSIZIONE PISTONE BLOCCATO OCEDIAMO CALORE AL GAS IL CALORE E' UNA FORMA DI ENERGIA CONFRONTABILE CON IL LAVORO COSA SUCCEDE ALL'ENERGIA INTERNA DEL GAS SE CEDIAMO O SOTTRAIAMO CALORE? GAS Si RISCALDA ADESSO BISOGNA FARE UN BILANCIO FRA CALORE E LAVORO Scambiato tra un sistema termodinamico e l'ambiente esterno 2 SUPPOSIZIONE GAS Si RAFFREDDA OPISTONE BLOCCATO SOTTRAIAMO CALORE AL GAS TEMPERATURA AUMENTA GAS VOLUME COSTANTE AUMENTA ENERGIA INTERNA TEMPERATURA DIMINUISCE AUMENTA ENERGIA CINETICA MEDIA ΔΕί > Ο DIMINUISCE ENERGIA CINETICA MEDIA DIMINUISCE ENERGIA INTERNA ΔΕ: < 0 X CONVENZIONE LA QUANTITA DI CALORE Si DEFINISCE POSITIVA QUANDO L'AMBIENTE ESTERNO CEDE CALORE AL SISTEMA (>0 NEGATIVA QUANDO IL SISTEMA CEDE CALORE ALL'AMBIENTE ESTERNO XX <<0 COME FACCIO A CONSIDERARE UN LAVORO SVOLTO O ASSORBITO DAL SISTEMA TERMODINAMICO CONSIDERIAMO UN RECIPIENTE ISOLATO TERMICAMENTE IL GAS ESERCITA UNA PRESSIONE CONTRO LE PARETI DEL RECIPIENTE E QUINDI ANCHE SUL PISTONE PISTONE NON BLOCCATO SE IL PISTONE A CAUSA DELLA PRESSIONE SALE E SI MUOVE IL GAS COMPIE UN LAVORO L= F·AS L=P.S.AS L = P • AV F S- Superficie pistone L<0 SE PRESSIONE GAS FA MUOVERE IL PISTONE COSA SUCCEDE ALL'ENERGIA INTERNA QUANDO HO UN LAVORO POSITIVO O NEGATIVO LAVORO SI DEFINISCE SE UNA FORZA ESTERNA AGISCE SUL SISTEMA IL PISTONE Si ABBASSA LAVORO POSITIVO (SE io ALZO il PiSTONE) AUMENTA IL VOLUME A DISPOSIZIONE DEL GAS LAVORO NEGATIVO DIMINUISCE IL VOLUME A DISPOSIZIONE DEL GAS »L<O AEi <0 AEi < 0 L>O TEMPERATURA DIMINUISCE TEMPERATURA AUMENTA > AEi > 0 1 PRINCIPIO TERMODINAMICA SE UN SISTEMA SCAMBIA CONTEMPORANEAMENTE UNA CERTA QUANTITA DI LAVORO E UNA CERTA QUANTITA DI CALORE CON L'AMBIENTE ESTERNO. Si OSSERVA CHE LA DIFFERENZA TRA CALORE SCAMBIATO E LAVORO SCAMBIATO E' UGUALE ALLA VARIAZIONE DI ENERGIA INTERNA Q-L = AEi