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IL CALORE E LA TEMPERATURA

LA TEMPERATURA

Nel linguaggio comune le parole calore e temperatura vengono spesso scambiate tra loro o sono utilizzate come se indicassero la stessa cosa. In realtà esse rappresentano due concetti diversi.
Un semplice esempio ti permetterà di capire la fondamentale differenza tra queste due grandezze.
Immaginiamo di avere due recipienti perfettamente uguali, ma riempiti in modo diverso; uno con pochissima acqua, l'altro, invece, pieno fin quasi all'orlo. Se li esponiamo al Sole in una calda giornata estiva e ne misuramo la temperatura dopo un certo tempo, osserviamo che la temperatura della poca acqua del primo recipiente è molto più elevata di quella del secondo. Come si spiega questo fenomeno?

CALORE ASSORBITO E MOTO DI AGITAZIONE DELLE MOLECOLE
Il calore del Sole è stato fornito ai due recipienti in modo uguale e ha compiuto un lavoro: ha determinato un aumento del moto di agitazione termica delle molecole dell'acqua. Ma nel recipiente con una maggiore quantità d'acqua ci sono più molecole che nel recipiente semivuoto. Così ogni molecola del recipiente con più acqua ha avuto a disposizione minore energia di quella che ha potuto utilizzare ogni molecola del recipiente con meno acqua.
La stessa quantità di energia termica fornita dal Sole si è "distribuita" in modo diverso nei due recipienti. Dove c'è meno acqua le molecole hanno acquisito un moto di agitazione termica maggiore delle molecole del recipiente con più acqua: ognuna di esse, infatti, ha assorbito maggior energia.
 


Si dice pertanto che:

La temperatura di un corpo è la misura del livello di agitazione termica posseduto dalle sue molecole.

Ecco allora perché la temperatura dell'acqua nel recipiente semivuoto è maggiore della temperatura dell'acqua del recipiente pieno.

 


IL TERMOMETRO
Lo strumento che ci permette di rilevare il livello di agitazione delle molecole di un corpo, e dunque la sua temperatura, è il termometro. Ci sono molti tipi di termometri, per esempio quelli per rilevare la temperatura del nostro corpo, quelli per misurare la temperatura dell'aria o quelli da laboratorio. Tutti comunque si basano sullo stesso principio: la DILATAZIONE TERMICA, che avviene nei liquidi e nei gas quando vengono riscaldati. Un termometro è costituito da un'ampolla di vetro, il bulbo, che continua con un sottile capillare nel quale è stato fatto il vuoto. Nel bulbo è contenuto mercurio, o un altro liquido colorato. Quando il liquido si riscalda, il moto di agitazione delle molecole aumenta e fa sì che esse si allontanino fra loro. Di conseguenza il liquido si dilata e risale nel capillare, al quale è associata una scala graduata che permette di leggere la temperatura semplicemente osservando il livello raggiunto dal liquido.

IL CALORE SPECIFICO
Non tutte le sostanze sottoposte al medesimo riscaldamento aumentano la loro temperatura allo stesso modo. Se forniamo per lo stesso tempo la medesima energia termica a due quantità uguali di acqua e di sabbia, che inizialmente si trovavano alla stessa temperatura, vedremo che la temperatura raggiunta dalla sabbia sarà più elevata di quella raggiunta dall'acqua. Ciò dipende dal fatto che nelle diverse sostanze le molecole non hanno la stessa tendenza ad aumentare la loro velocità di agitazione: le sostanze hanno ciascuna un proprio calore specifico. Più precisamente:

Il calore specifico è la quantità di calore necessaria per aumentare di 1 °C la temperatura di 1 g di quella sostanza.