Propagazione del calore

Prof . M. La Fata
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Il calore tende spontaneamente a trasferirsi da un corpo più caldo ad uno più
freddo, fino a quando i due corpi non raggiungono la stessa temperatura.
Appoggiando le mani fredde su di un
termosifone queste si scalderanno.
Il termosifone ha
ceduto il suo caldo
Se in una tazza di acqua calda,
aggiungiamo dell’acqua
fredda otterremo dell’acqua
tiepida.
L’acqua calda ha ceduto
il calore all’acqua fredda.
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Vi sono tre modi di propagazione del
calore che dipendono soprattutto dallo
stato fisico della materia.
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Nei solidi il calore si propaga per conduzione:
Le particelle del corpo che sono a contatto con la fonte di calore entrano in
vibrazione e urtano le particelle vicine; queste entrano a loro volta in
agitazione trasmettendo energia alle restanti molecole, ma senza che ci sia
trasporto di materia.
Fonte di calore
Le particelle entrano
in vibrazione
Le vibrazioni si propagano
alle particelle successive
e così via
La capacità di trasmettere calore varia da sostanza a sostanza. I corpi
che trasmettono facilmente calore sono chiamati conduttori , quelli
che lo trasmettono poco sono chiamati isolanti
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In Laboratorio
Materiale: Cucchiaio di legno e cucchiaio di metallo, pentola piena d’acqua, fornello
Esecuzione:
Facciamo bollire l’acqua della pentola e immergiamo
nell’acqua bollente i due cucchiai. Dopo qualche
minuto tocchiamo il manico del cucchiaino di metallo e
poi quello del cucchiaino di legno.
Conduttori
Isolanti
Metalli
Non metalli
Argento
Vetro
Rame
Lana
Zinco
Legno
Ferro
sughero
Conclusioni
Il manico del cucchiaino di
metallo è più caldo di quello di
legno, allora deduciamo che il
legno è un isolante mentre il
metallo è un conduttore
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Nei fluidi la propagazione del calore avviene per convenzione:
E’ un tipo di propagazione che avviene con trasporto di materia oltre che di
energia.
Questo ci spiega come mai un’intera massa d’acqua, messa a bollire in una
pentola, si riscalda uniformemente nonostante il calore erogato dalla fiamma
venga trasmesso soltanto attraverso il fondo della pentola stessa.
laboratorio
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In Laboratorio
Materiale: Recipiente pirex pieno d’acqua, fornello, segatura.
Esecuzione:
Osservazioni:
Conclusioni
Mettiamo dell’acqua in una pentola di pirex , aggiungiamo un po’ di
segatura e poniamo la pentola sul fuoco.
Appena l’acqua del fondo incomincia a scaldarsi, vedremo la
segatura salire dal basso verso l ’ alto e poi ridiscendere
ripetutamente lungo le pareti della pentola. Questo continuo di
salita e discesa della segatura è causato dall’ acqua che la
trascina.
L ’ acqua del fondo è la prima a scaldarsi,
diventando più leggera e salendo verso l’alto;
quella fredda, che sta in alto, scende verso il
basso perché è più pesante, a sua volta si
riscalda e quindi risale ancora e così via, fino
a che tutta la massa d ’ acqua non avrà
raggiunto la stessa temperatura. Nei liquidi il
calore si propaga per trasporto, tale
propagazione prende il nome di convenzione
e i movimenti osservati si chiamano correnti
convettive.
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In assenza di materia il calore si propaga per irraggiamento:
Questo fenomeno ci indica che il calore si può propagare da un corpo
all’altro anche quando fra i due non c’è interposta alcuna sostanza.
La principale fonte di calore è il sole che illumina e
riscalda la terra permettendo su questa la
presenza della vita. Il calore del sole, per
raggiungere la terra, percorre ben 150 milioni di
km e, ovviamente non può farlo né per
conduzione né per convenzione, perché lo spazio
Terra-Sole è “vuoto”. Il calore del sole si propaga
viaggiando in linee sottili e invisibili chiamate raggi.
Questo meccanismo di propagazione è detto
irraggiamento.
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In Laboratorio
Materiale:
una lampada.
Preparazione e conduzione dell’esperimento:
Accendiamo una lampada e posizioniamo la mano destra ad una certa distanza
da essa.
Conclusioni:
Osservazioni:
Dopo alcuni minuti
avvertiamo del calore.
Il fatto che avvertiamo calore dipende
dalle radiazioni emanate dalla lampadina,
radiazioni che si propagano in linea retta.
Si tratta di un tipo particolare di energia
che si avverte come forma di calore.
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