GLI SCAMBI DI CALORE - Il concetto di calore

fisica

GLI SCAMBI DI CALORE

Il concetto di calore

Il calore è quell'energia che passa da un corpo caldo a uno più freddo, a causa della differenza di temperatura tra i due corpi.

equivalente meccanico del calore: 1 cal = 4186 J

Equilibrio termico: se due oggetti  si trovano alla stessa temperatura, quando vengono a contatto non si verifica scambio di calore tra essi.

Principio zero della termodinamica: se due oggetti si trovano, indipendentemente l'uno dall'altro, in equilibrio termico con un terzo oggetto, essi son 121d33b o anche in equilibrio termico tra loro.

L'energia termica

L'energia termica è l'energia associata ai moti di agitazione termica degli atomi o delle molecole all'interno di una sostanza.

Il calore specifico

La quantità di calore che si deve fornire a un'unità di massa di una sostanza, o che deve essere ceduta da essa, affinché la sua temperatura vari di un grado, viene indicata come calore specifico c della sostanza stessa.

Q = quantità di calore

L'ebollizione e il calore latente di vaporizzazione

Il calore latente di vaporizzazione L_v è la quantità di calore necessaria per trasformare un'unità di massa di una sostanza dalla fase liquida alla fase aeriforme:

Il calore latente di fusione L_f è al quantità di calore necessaria per trasformare un'unità di massa di una sostanza dalla fase solida alla fase liquida:

La tensione di vapore saturo è la pressione in cui sono presenti sia la fase liquida sia la fase aeriforme di una sostanza. Essa cresce con l'aumentare della temperatura.

Ebollizione: un liquido bolle alla temperatura alla quale la tensione di vapore saturo raggiunge e supera la pressione esterna che agisce su di esso.

Diagramma di fase

Il diagramma di fase di una sostanza è un grafico che riporta, di norma, la pressione in funzione della temperatura, e indica i valori di P e T per i quali si verificano trasformazioni di fase nella sostanza stessa. Le fasi solida e liquida sono separate dalla curva di fusione, le fasi liquida e aeriforme dalla curva di evaporazione e, infine, le fasi solida e aeriforme dalla curva di sublimazione.

Punto triplo: il punto triplo di una sostanza corrisponde a quei valori di pressione e temperatura nei quali tutte e tre le fasi (solida, liquida e aeriforme) possono coesistere in equilibrio. Su di un diagramma di fase, il punto triplo si trova all'intersezione tra le curve di fusione, evaporazione e sublimazione.

Temperatura critica: è la temperatura al di sopra della quale non è possibile ottenere la liquefazione di un aeriforme solo aumentando la pressione.

La calorimetria

Se si assume che il calore guadagnato abbia segno positivo e quello ceduto segno negativo, allora la somma delle quantità di calore scambiate all'interno di un calorimetro è uguale a zero.

Coefficienti di dilatazione termica

Il coefficiente di dilatazione termica lineare a è il rapporto tra l'allungamento relativo subito da un oggetto e la differenza di temperatura che ha provocato tale allungamento:

Il coefficiente di dilatazione termica cubica g è il rapporto tra la variazione relativa di volume, subita da un oggetto, e la differenza di temperatura che ha provocato tale variazione:

Il trasferimento di calore

Nella conduzione termica il calore passa attraverso un materiale in seguito alle collisioni tra atomi o molecole adiacenti.

il rapporto DT/DL è noto come gradiente termico

k conducibilità termica

Nella convenzione un flusso di fluido trasporta il calore da un luogo a un altro.

Irraggiamento: la velocità alla quale un oggetto cede energia termica per irraggiamento dipende dalla temperatura assoluta dell'oggetto, dall'area e dalla natura della sua superficie:

dove e è il coefficiente di emissione o emissività

s è la costante di Stefan-Boltzmann