Che cos'è la termologia?
Termologia è lo studio scientifico dei fenomeni legati a calore e il temperatura, come trasferimento di calore, equilibrio termico, trasformazioni subite dai gas, cambiamenti di stato fisico, ecc.
Temperatura
Temperatura è la misura del grado di agitazione delle particelle che compongono un corpo. La temperatura di un corpo è direttamente proporzionale la velocità con cui i suoi atomi e le sue molecole vibrano, ruotano o addirittura si traslano.
La temperatura è una delle grandezzafondamenti della natura, insieme al metropolitana È come secondo, per esempio. Al sistemaInternazionalenelunità (SI), l'unità utilizzata per misurare la temperatura è il Kelvin (K). Questa scala di temperatura è considerata assoluta, in quanto non ammette valori negativi e può essere determinata direttamente dalla vibrazione termica degli atomi. Pertanto, diciamo che la temperatura più bassa possibile è 0 K, nota anche come zero Assoluto.
Nonostante l'esistenza di Kelvin, altre scale usuali, basate su altre sostanze, come
Centigrado e Fahrenheit, continuano ad essere utilizzati nel mondo. La figura seguente mostra tre termometri graduati sulle più comuni scale esistenti: Centigrado,Kelvin e Fahrenheit:
scale termometriche
A bilanciatermometrico sono usati per misurare la temperatura da qualche riferimento. Generalmente, vengono presi due punti fissi a cui si presenterebbe il corpo o la sostanza di riferimento le stesse proprietà come volume, densità, conduttività o resistenza elettrica, lunghezza, ecc.
IL scalaCentigrado è il termometro più usato al mondo. È una scala centigrada, cioè ha 100 divisioni di uguale grandezza tra i suoi punti fissi, 0 ºC e 100 ºC, chiamati gradi. Essendo una scala abituale ammette temperature negative: il suo zero assoluto ha un valore di circa -273,5 °C.
Guardaanche: Termometri e bilance termometriche
IL scalaFahrenheit, a sua volta, è utilizzato in alcuni paesi, come gli Stati Uniti e l'Inghilterra. È stato sviluppato in modo che il punto di Fusione di acqua è pari a 32°F. Pertanto, anche raggiungendo temperature basse, è improbabile che si osservino temperature negative nei paesi che utilizzano questa scala. la temperatura di bollente di acqua in gradi Fahrenheit è 212°F.
IL scalaKelvin si basava sull'agitazione termica degli atomi di elio in modo tale che, quando raggiungono il riposo totale, a questi atomi sia assegnata una temperatura di 0 K. Oggi sappiamo che questa temperatura molto bassa è in realtà irraggiungibile.
Per convertire i valori di temperatura espressi in una delle scale sopra menzionate, possiamo utilizzare le seguenti equazioni:
TK – temperatura in Kelvin
TF – temperatura in Fahrenheit
TÇ – temperatura in gradi Celsius
Calore
diciamo che calore è l'energia termica trasferita tra corpi che si incontrano in temperaturetante differenti, quindi essendo una forma di energia. Inoltre, il calore viaggia sempre dal corpo con la temperatura più alta ai corpi con la temperatura più bassa, fino a quando non si stabilisce l'equilibrio termico.
Il calore può essere trasmesso attraverso tre processi:
Guida: trasmissione del calore per contatto con le superfici;
Convezione: trasmissione del calore dovuta alla formazione di correnti convettive in un fluido;
Irradiazione: trasmissione del calore mediante onde elettromagnetiche.
Guardaanche:Processi di propagazione del calore
Esistono solo due forme di calore: calorelatente e caloresensibile:
Caloresensibile: è la forma di calore responsabile della variazione di temperatura in un corpo. Quando un corpo riceve calore sensibile, la sua temperatura aumenta; quando lo stesso corpo cede calore sensibile, la sua temperatura scende.
Calorelatente: è la quantità di calore che deve essere trasferita affinché un corpo o una sostanza cambi il suo stato fisico. Quando un corpo è alla temperatura di ebollizione o di fusione, ad esempio, la sua temperatura non cambia, anche se rimane esposto a una fonte di calore. Non ci sono cambiamenti di calore quando un corpo scambia calore latente, solo cambiamenti negli stati fisici. Ecco perché diciamo che riceve calorelatente.
Guardaanche: Differenze tra calore sensibile e calore latente
Dilatazione termica
IL dilatazionetermico si verifica quando un corpo riceve o cede grandi quantità di calore. oltre al modificareneltemperatura o il tuo statonelaggregazione (stato fisico), il trasferimento di calore a un corpo può causare cambiamenti nelle sue dimensioni. L'espansione termica dipende dalla variazione di temperatura subita dal corpo, oltre che dal suo coefficiente di espansione lineare,superficiale e volumetrico.
In base alla forma del corpo, è possibile determinare quale delle sue dimensioni è più favorita. Ad esempio, un ago ha una forma allungata, quindi la dilatazione più importante in questo caso è la lineare. Complessivamente, ci sono tre forme di espansione termica:
Dilatazione lineare: variazione della lunghezza di un corpo. Dipende dal suo coefficiente di espansione lineare (α).
Dilatazione superficiale: cambiamento subito dall'area di un corpo. Dipende dal coefficiente di espansione superficiale (β).
Dilatazione volumetrica: cambiamento avvenuto nel volume di un corpo. Dipende dal coefficiente di espansione volumetrica (γ).
I giunti di dilatazione vengono utilizzati in modo che le barre della ferrovia non si espandano e, di conseguenza, non si pieghino.
Guardaanche:Dilatazione termica dei solidi
Termodinamica
IL Termodinamica è un'area importante della termologia che studia le relazioni tra calore,lavoro,temperatura e altre quantità, come pressione,volume, eccetera. È responsabile di stabilire legislazione che governano tutte le trasformazioni che possono subire la materia, come la legge di conservazione dell'energia, detta anche prima legge della termodinamica.
Guardaanche:Fondamenti di calorimetria
Scopri le leggi della termodinamica e una breve descrizione del suo contenuto:
Legge zero della termodinamica: è la legge dell'equilibrio termico. Questa legge dice che tutti i corpi tendono a scambiare calore fino a raggiungere l'equilibrio termico.
Prima Legge della Termodinamica: è la legge di conservazione di energia. Questa legge afferma che tutto il calore ricevuto da un sistema durante un processo termodinamico può essere convertito in lavoro o in un aumento della sua energia interna.
Seconda Legge della Termodinamica: è la legge di entropia. Questa legge afferma che tutti i sistemi che ricevono calore tendono a raggiungere livelli di organizzazione sempre più bassi.
Terza Legge della Termodinamica: è la legge dello zero assoluto. Questa legge ci dice che lo zero assoluto è in realtà irraggiungibile. Non importa quanto sia freddo un corpo, non sarà mai a 0 K.
Formule termiche
Consulta alcune formule di Termologia che potrebbero esserti utili per il tuo studio:
Conversione di scale termometriche
-
Calcolo del calore sensibile
Q - calore sensibile
m - pasta
ç - calore specifico
T - variazione di temperatura Calcolo del calore latente
Q – calore
m - pasta
l - Calore latente
-
dilatazione termica lineare
l – lunghezza finale
l0 – lunghezza iniziale
T - variazione di temperatura
α – coefficiente di espansione lineare -
dilatazione termica superficiale
S – zona finale
S0 – area iniziale
T - variazione di temperatura
β – coefficiente di espansione superficiale -
Dilatazione termica volumetrica
V - Volume finale
l0 – volume iniziale
T - variazione di temperatura
γ – coefficiente di espansione volumetrica
Prima Legge della Termodinamica
U – variazione di energia interna
Q – calore
τ - lavoro
Sommario
Temperatura: più un corpo è caldo, maggiore è la vibrazione delle sue molecole. Tale agitazione è chiamata temperatura.
Calore: quando due corpi di diversa temperatura si incontrano a contatto termico, il calore viene trasferito dal corpo a temperatura più alta verso il corpo meno caldo
Bilanciatermometrico: sono usati per rappresentare le temperature in diverse unità, come Celsius e Fahrenheit.
dilatazionetermico: quando un corpo riceve calore e sperimenta aumenti di temperatura, le sue dimensioni possono aumentare. Questo effetto è chiamato espansione termica.
Vedi anche: Qual è la differenza tra calore e temperatura?
Esercizi di termologia
1) Un termometro calibrato sulla scala Fahrenheit indica una temperatura di 68 ° F. Qual è il valore di questa temperatura sulla scala Celsius?
Risoluzione
convertire Fahrenheit nel Centigrado, useremo la formula seguente:
2) Un corpo con 10 g di calore specifico pari a 1.2 cal/g °C è sottoposto ad una variazione di temperatura di 25 °C. Determinare la quantità di calore trasferita a questo corpo durante il processo.
Risoluzione
La dichiarazione dell'esercizio afferma che c'era una variazione di temperatura per questo corpo. Pertanto, utilizzeremo la formula che calcola la quantità di calore sensibile:
Prendendo i dati forniti dall'esercizio, dovremo:
3) In un processo termodinamico sono necessarie 500 cal per fondere un corpo di massa pari a 10 g, che si trova allo stato solido, alla sua temperatura di fusione. Determina il calore latente di fusione di questo corpo.
Risoluzione
Per fare il calcolo che chiedi, utilizzeremo la formula del calore latente:
Utilizzando i dati che ci sono stati comunicati, dovremo:
4) Controlla l'alternativa che presenta il nome del processo di trasmissione del calore per onde elettromagnetiche:
a) Guida
b) Convezione
c) Trasmissione
d) Irradiazione
e) Dilatazione
Risoluzione
La trasmissione del calore attraverso le onde elettromagnetiche si chiama irradiazione. Attraverso questo processo, il Sole è in grado di riscaldare la superficie terrestre.
5) Una barra metallica omogenea di lunghezza pari a 1,5 m viene riscaldata fino a quando la sua temperatura di 25 °C raggiunge i 150 °C. Considerando che il coefficiente di espansione lineare di questa barra è 1.2.10-5 °C-¹, determinare la lunghezza finale della barra dopo il riscaldamento.
Risoluzione
Il tipo di dilatazione subita da una barra è lineare. Pertanto, per calcolare la lunghezza finale di questa barra, faremo il seguente calcolo:
Di Me. Rafael Helerbrock
