scambi di calore


Prendiamo in considerazione due corpi caratterizzati dalle T1 e T2, con T1>T2, e poniamoli in contatto.

Se rappresentiamo in un grafico cartesiano che riporti sull'asse delle ascisse il tempo trascorso dal momento del contatto t e sull'asse delle ordinate la temperatura T, vedremo un andamento come quello rappresentato , in cui si vede che  il corpo più caldo tende a raffreddarsi, mentre quello più freddo si riscalda.


Il calore è una forma di energia trasferita tra corpi a temperatura differente.

Da un punto di vista microscopico: i corpi possiedono un'energia cinetica distribuita tra le molecole o atomi che lo compongono;

questo movimento è casuale e viene genericamente indicato come agitazione termica, ed è in relazione alla temperatura del corpo stesso.

Riscaldare un corpo vuol dire aumentare l’energia cinetica media (movimento) dei suoi atomi o delle sue molecole; raffreddarlo significa ridurla.

La somma delle energie cinetiche degli atomi e delle molecole e di quelle dei loro rispettivi legami interatomici o intermolecolari costituisce la cosiddetta energia termica, che è direttamente trasferibile sotto forma di calore.

Oltre al, gli effetti più notevoli del trasferimento di calore sono l’innalzamento della temperatura, i cambiamenti di stato e  la dilatazione termica.

Essendo una forma di energia, il calore, nel SI, viene misurato in joule (J).

Per lungo tempoè stata però utilizzata come unità di misura la caloria (cal), definita come la quantità di

calore necessaria a portare la temperatura di 1 g di acqua distillata da 14.5°C a 15.5°C (a

pressione standard).

Il fattore di conversione tra le due unità di misura è il seguente:

1 cal = 4.1855 J

1 J = 0.2388 cal


Riassumendo:

  • la temperatura ci dà informazioni sull'energia cinetica media degli atomi e delle molecole
  • il calore ci dice quanto vale la somma delle energie degli atomi e delle molecole della sostanza che stiamno osservando

Il calore acquistato o ceduto da una sostanza che aumenta la sua temperatura di ΔT è uguale a

Q = c · m · ΔT.

 Questa relazione prende il nome di legge fondamentale della termologia.