La
temperatura
La temperatura è una
grandezza fisica che esprime lo stato termico di un sistema e che descrive la
sua attitudine a scambiare calore con l'ambiente o con altri corpi. Quando due
sistemi sono posti a contatto termico, il calore fluisce dal sistema a
temperatura maggiore a quello a temperatura minore fino al raggiungimento
dell'equilibrio termico, in cui i due sistemi si trovano alla stessa
temperatura.
Il concetto di temperatura è associato all'idea di fornire una misura relativa
di quanto 424c27e i corpi risultino freddi o caldi al tatto. I termini temperatura e
calore sono quindi correlati ma si riferiscono a concetti diversi: la
temperatura è una proprietà di un corpo, il calore è una forma di energia che
fluisce da un corpo a un altro per colmare una differenza di temperatura.
Per ottenere misure di temperatura si sfruttano generalmente metodi indiretti
basati sugli effetti di processi di riscaldamento o raffreddamento; il metodo
più usato consiste nella misurazione della dilatazione termica subita dai
corpi. Il convenzionale termometro a mercurio misura la variazione di volume
del mercurio posto in un capillare di vetro, quando viene messo in contatto
termico con il corpo di temperatura ignota. L'allungamento della colonna di
mercurio è proporzionale alla temperatura del corpo. Se si cede calore a un gas
ideale contenuto in un recipiente a volume fisso, l'aumento di temperatura si
può calcolare misurando la variazione di pressione nel recipiente (legge di
Gay-Lussac).
Scale di temperatura
Una delle prime scale di temperatura fu studiata dal fisico tedesco Gabriel
Daniel Fahrenheit. Nella scala Fahrenheit, al punto di congelamento (e di
fusione) del ghiaccio è attribuito il valore di temperatura di 32 °F, e al
punto di ebollizione il valore di 212 °F. Nella scala centigrada, o Celsius,
introdotta dall'astronomo svedese Anders Celsius e impiegata nella maggior
parte dei paesi, il punto di fusione corrisponde a 0 °C, quello di ebollizione
a 100 °C. In ambito scientifico è più diffusa invece la scala assoluta, o
Kelvin, inventata dal matematico e fisico britannico William Thomson Kelvin. In
questa scala lo zero assoluto è a -273,15 °C (che corrisponde a 0 K) e
l'intervallo di temperatura assegnato a un grado è uguale a quello della scala
centigrada. La corrispondente scala Rankine, usata soprattutto nei paesi
anglosassoni, pone lo zero assoluto a -459,67 °F, che corrisponde a 0 °R, e il
punto di congelamento a 491,67 °R.
Effetti della temperatura
La temperatura è una delle grandezze che incidono pesantemente sulle condizioni
di sopravvivenza degli esseri viventi. Gli uccelli e i mammiferi hanno un
intervallo molto stretto di temperatura corporea che garantisce la
sopravvivenza, e devono quindi proteggersi dagli eccessi di caldo e di freddo.
Le specie acquatiche sopravvivono solo entro uno stretto intervallo di
temperatura variabile da specie a specie. Ad esempio, un aumento di temperatura
di pochi gradi dell'acqua di un fiume, dovuto al rilascio di calore da parte di
un impianto di produzione di energia, può costituire un elemento di
inquinamento idrico che provoca la morte di un gran numero di pesci.
Anche le proprietà chimiche e fisiche dei materiali risentono sensibilmente
delle variazioni di temperatura. A temperature artiche ad esempio, l'acciaio
diventa molto fragile e si rompe facilmente; i liquidi solidificano, oppure
diventano molto viscosi, cioè meno fluidi. A temperature prossime allo zero
assoluto, i materiali assumono proprietà molto diverse da quelle
caratteristiche a temperatura ambiente. Ad alte temperature, i materiali solidi
liquefanno o passano allo stato gassoso, e i composti chimici possono scomporsi
nei loro costituenti elementari.
La temperatura dell'atmosfera si comporta diversamente a seconda che si
considerino zone continentali o zone oceaniche. In gennaio ad esempio, le terre
continentali dell'emisfero del Nord sono molto più fredde delle zone oceaniche
delle stesse latitudini, mentre in luglio la situazione si ribalta. A basse
altitudini poi, la temperatura dell'aria dipende principalmente dalla
temperatura superficiale della terra. La temperatura degli strati più bassi
dell'atmosfera è determinata non dai raggi diretti del sole che li
attraversano, ma dal calore rilasciato dal suolo in seguito all'irraggiamento
solare. Questo fenomeno spiega il motivo per cui la temperatura diminuisce
all'aumentare della quota passando da un valore medio di riferimento di 15,5 °C
a livello del mare (nelle zone temperate), ai -55 °C degli 11.000 m sul livello
del mare. Al di sopra di questa quota, la temperatura rimane pressoché costante
fino a 33.500 m. Per l'indice temperatura-umidità.
