parlare dell'argomento calore può ancora essere fonte di confusione per alcune persone. In termologia il calore è legato al trasferimento di energia termica da un corpo a temperatura più alta a un corpo a temperatura più bassa, cioè il calore è energia in transito. Per una migliore assimilazione, andiamo al seguente esempio:
Immaginiamo che, in un sistema isolato (all'interno di una scatola di polistirolo, per esempio), siano stati collocati due oggetti. Oggetto A, alla temperatura di 200°C; e oggetto B, ad una temperatura di 20°C. Secondo la legge zero della termodinamica, nel tempo, la temperatura dell'oggetto A diminuisce mentre che la temperatura dell'oggetto B aumenta, finché entrambi non raggiungono la stessa temperatura, rimanendo in equilibrio termico. L'energia che è stata trasferita dall'oggetto A all'oggetto B è chiamata calore o energia termica.
Mappa mentale: calore
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Trasmissione del calore
Perché il calore possa essere scambiato, deve essere trasferito da una regione all'altra attraverso il corpo stesso, o da un corpo all'altro. Ci sono tre processi di trasferimento del calore studiati in termologia, sono: conduzione, convezione e irraggiamento. L'irraggiamento è la propagazione di onde elettromagnetiche che non necessitano di un mezzo per propagarsi, mentre che conduzione e convezione sono processi di trasferimento che richiedono un mezzo materiale per material propagare.
Guida
Quando due corpi con temperature diverse vengono messi in contatto, le molecole del corpo più caldo, scontrandosi con le molecole del corpo più freddo, gli trasferiscono energia. Questo processo di conduzione del calore è chiamato conduzione. Nel caso dei metalli, oltre alla trasmissione di energia da atomo ad atomo, c'è la trasmissione di energia da parte di elettroni liberi, cioè sono gli elettroni che sono più lontano dal nucleo e che sono più debolmente legati ai nuclei, quindi questi elettroni, scontrandosi tra loro e con gli atomi, trasferiscono energia un bel po' facilità. Per questo motivo, il metallo conduce il calore in modo più efficiente rispetto ad altri materiali.
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Convezione
Come il metallo, i liquidi ei gas sono buoni conduttori di calore. Tuttavia, trasferiscono il calore in modo diverso. Questa forma si chiama convezione. Questo è un processo che consiste nel muovere parti del fluido all'interno del fluido stesso. Ad esempio, consideriamo un recipiente che contiene acqua ad una temperatura iniziale di 4°C. Sappiamo che l'acqua sopra i 4°C si espande, quindi quando mettiamo questo recipiente su una fiamma, la parte di sotto l'acqua si espanderà, avendo la sua densità diminuita, e quindi, secondo il principio di Archimede, sorgerà. La parte più fredda e densa scenderà, formando poi le correnti convettive. Come esempio di convezione abbiamo il frigorifero, che ha il suo congelatore sopra. L'aria fredda si fa più densa e scende, l'aria di sotto, più calda, sale.
Irradiazione
Possiamo dire che l'irradiazione termica è il processo più importante, poiché senza di essa la vita sulla Terra sarebbe praticamente impossibile. È per irraggiamento che il calore rilasciato dal Sole raggiunge la Terra. Un altro fattore importante è che tutti i corpi emettono radiazioni, cioè emettono onde elettromagnetico, le cui caratteristiche e intensità dipendono dal materiale di cui è fatto il corpo e della tua temperatura Pertanto, il processo di emissione di onde elettromagnetiche è chiamato irraggiamento. Il thermos è un buon esempio di irraggiamento termico. La parte interna è una bottiglia di vetro a doppia parete, con quasi un vuoto tra di loro. Ciò rende difficile la trasmissione del calore per conduzione. L'interno e l'esterno della bottiglia sono specchiati per evitare la trasmissione del calore radiante.
di Domitiano Marchesi
Laureato in Fisica
*Mappa mentale di Rafael Helerbrock
Master in Fisica
