La materia si presenta sotto tre stati di aggregazione: solido, liquido, gassoso. I passaggi di stato delle sostanze pure avvengono infatti a temperature ben precise e caratteristiche per ogni sostanza; queste temperature rimangono costanti per tutta la durata del processo.
Nel caso della fusione del ghiaccio, ad esempio, la temperatura resta costante per tutto il processo anche se il sistema continua ad assorbire energia dall'ambiente sotto forma di calore. Tale quantità di energia è chiamata calore latente di fusione.
Nel caso della fusione, il calore assorbito viene utilizzato per vincere le forze di coesione che mantengono le molecole fisse, vicine le une alle altre. Come la fusione, anche l'ebollizione è un processo che richiede energia. Il calore latente di vaporizzazione (o di ebollizione), fornito durante l'ebollizione della sostanza, viene utilizzato per indebolire le forze di coesione tra le particelle del liquido, permettendo loro di allontanarsi fino a passare allo stato di vapore.
Curva di riscaldamento dell'acqua distillata: si nota che durante la fusione e durante l'ebollizione la temperatura rimane costante.
Svolgiamo un esempio per rendere più chiare le idee. Supponiamo di volere determinare la quantità di calore necessaria per fondere un cubetto di ghiaccio di massa 120 g che si trova alla temperatura di 0°C. Pertanto per fondere 120 g di ghiaccio che si trovano alla temperatura di 0°C è necessario fornire una quantità di calore pari a 40.020 J. Nel S.I.
Leggi anche: Come funziona lo scambiatore di calore auto?
Nell'ottocento si svilupparono 2 concetti: il calore come un fluido, detto calorico, oppure il calore associato al movimento delle molecole, detto modello cinetico. sono grandezze dello stesso tipo. Nel 1847, Helmoltz introduce il principio di conservazione dell'energia, chiarendo che il calore ne è una forma. Per parlare di calore bisogna avere 2 corpi a diversa temperatura.
Il calore è l'energia che va dal corpo a temperatura maggiore a quello a temperatura minore. Questa temperatura è quella di equilibrio. Dal punto di vista microscopico assistiamo alla mediazione della velocità delle particelle dal corpo più caldo a quello più freddo.
C = c · m ovvero l'energia per far salire di 1 grado la temperatura del corpo.
In un pentolino cilindrico di diametro 15 cme altezza 8 cm sono contenuti 320 g di acqua a 88 °C. Quanta acqua, a temperatura di 16 °C, devo aggiungere per ottenere una temperatura di 37 °C ? · K -1) . il calore che cede al variare della sua temperatura. temperatura di equilibrio te. In questa viene messo un blocchetto di 180 g , a una temperatura di 100°C. di equilibrio è di 40°C? contenente 320 g di acqua ( c a = 4186 J · kg -1· K -1) a 21 °C. Qual è la temperatura di equilibrio?
Modalità di Trasmissione del Calore
Esistono tre principali modalità di trasmissione del calore:
Leggi anche: Cosa succede se una gatta sterilizzata va in calore?
- CONDUZIONE, che è una trasmissione tipica dei solidi.
- CONVEZIONE, che è una trasmissione tipica dei fluidi.
- IRRAGGIAMENTO, che avviene tramite radiazione e si trasmette anche nel vuoto.
Infatti, tramite urti, l'agitazione delle molecole più calde si trasmette a quelle più fredde. Alcuni materiali, detti conduttori, sono più portati a trasmettere il calore. Altri invece sono meno portati e vengono detti isolanti. Inoltre il calore che fluisce dipende direttamente dal tempo.
Riguarda sia i liquidi che i gas e i movimenti sono dovuti alla differente densità dei fluidi caldi. Tali movimenti, che portano in alto i fluidi caldi e in basso quelli freddi, si chiamano moti convettivi.
Tutti i corpi emettono onde elettromagnetiche, che poi possono viaggiare pure nel vuoto. L'energia irradiata è proporzionale all'area irradiante e alla quarta potenza della temperatura in kelvin. Il comportamento è descritto dalla legge di Stefan Boltzmann, che descrive la potenza irradiata.
Approfondiamo ora alcuni aspetti cominciando dalla costante: vediamone innanzitutto l'unità di misura. Un corpo molto scuro ha emittività prossima ad 1, mentre uno molto chiaro ha il valore vicino allo 0.
Una osservazione interessante si può ricavare dalla comodità dell'uso dei kelvin nel calcolo. e = 1 e una potenza P = 5,32· 1026 J.
Leggi anche: Applicazioni del Marmo