La temperatura, il calore e il termometro

Quando tocchiamo, ad esempio un libro, e lo percepiamo come caldo, un’altra persona, toccando il medesimo oggetto potrebbe sentirlo freddo. La percezione che abbiamo della temperatura di un oggetto è una sensazione soggettiva. Con ciò si intende dire che, in una situazione del genere, nessuno dei due né ha ragione né ha torto. La sensazione di caldo o di freddo che possiamo avere non è precisa ed è influenzata dalla differenza di temperatura tra gli oggetti che poniamo a contatto. Ma che cos’è la temperatura? La temperatura è una proprietà della materia e si misura con il termometro. Questa proprietà indica la tendenza dei corpi a trasferire calore. Ed è proprio la capacità dei corpi di cedere/ assorbire calore che ci permette di percepire un corpo come caldo o freddo. Ma arrivati a questo punto ci chiediamo: cos’è il calore?

Il calore

Il calore è una delle forme di energia fisica e si indica con la lettera maiuscola Q. La sua unità di misura sono i joule (J), che prende il nome dal fisico inglese James Prescott Joule. La temperatura invece ha altre unità di misura. Per essa infatti esistono diverse scale di misura, quella riconosciuta nel SI sono i gradi kelvin (K). Il calore si trasferisce da corpi più caldi, cioè a temperatura più alta, verso corpi più freddi, a temperatura più bassa. Essendo il calore energia, si può dunque  indicare come la forma in cui dell’energia viene trasferita da un corpo ad un altro.

Le modalità di trasmissione del calore sono tre:
1 conduzione;

2 convezione;

3 irraggiamento.

Essendo il calore una forma di energia fisica può passare da una forma ad un’altra. Ad esempio, quando andiamo in auto e iniziamo una frenata, noi in quel momento tramutiamo, con la frizione del le pastiglie dei freni, l’energia cinetica che ci stava facendo procedere in calore. Nelle macchine termiche invece il calore può tramutarsi in lavoro motore e il lavoro può tramutarsi in calore. Un sistema fisico, immaginiamo un oggetto, può andare incontro a processi esotermici o endotermici. Nel caso dei primi il calore viene trasferito dal sistema verso l’ambiente. In questo caso si parla di cessione di calore. Nel secondo caso, il sistema “raccoglie” calore dall’ambiente circostante e parleremo di assorbimento di calore.

Il termometro

Il termometro è lo strumento con cui si misura la temperatura. Consiste in un tubicino di vetro contenente una sostanza liquida e dotato di una scala graduata. In origine si usava il mercurio (Hg), ma data la sua tossicità venne sostituito con altri liquidi. I termometri attuali sfruttano il galinstan, una miscela eutettica di stagno, indio e gallio liquida a temperatura ambiente. La scala graduata sarà una scala centigrada e si costruisce fissando arbitrariamente uno zero e un 100. Per la taratura del termometro si sfrutta il principio della dilatazione termica, per cui i corpi variano le proprie dimensioni al variare della temperatura. Per segnare lo zero si pone il termometro, fino al raggiungimento dell’equilibrio termico, in una bacinella di acqua e ghiaccio. Raggiunto l’equilibrio si segna lo zero. Analogamente si procede per segnare il 100, ponendo il termometro in acqua bollente. Così facendo abbiamo tarato il termometro, lo spazio tra zero e 100 si suddivide in 100 tacche, ognuna delle quali costituirà un grado.

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