Calore e temperatura sono concetti che vengono spesso confusi, ma in realtà esprimono due grandezze fisiche ben differenti tra loro.
Entrambi questi concetti sono legati al moto di agitazione termica che interessa gli atomi e le molecole della materia, in tutti gli stati di aggregazione. La temperatura di un corpo misura il grado di agitazione delle particelle che lo compongono, mentre il calore è l’energia che si trasferisce dai corpi a temperatura maggiore a quelli a temperatura minore. Quindi, volendo semplificare, possiamo dire che la distinzione tra calore e temperatura è la seguente: la temperatura è una proprietà di un corpo, il calore è energia che si trasferisce da un corpo ad un altro.
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CONCETTI DI TEMPERATURA E CALORE
La materia è costituita da minuscole particelle dette atomi e molecole.
Mentre nei solidi le particelle che costituiscono l’elemento possono oscillare intorno a posizioni fisse, nei liquidi e nei gas acquistano una libertà di movimento maggiore: sono cioè animate da un moto caotico chiamato moto di agitazione termica.
La temperatura di un corpo indica il grado di agitazione delle sue particelle: se avviciniamo due corpi con temperature diverse avremo un trasferimento di temperatura dal più caldo al più freddo. Questo trasferimento viene detto calore o energia termica. Il calore quindi è un’energia che si muove, passando spontaneamente da un corpo ad un altro (da quello con una temperatura maggiore a quello più freddo).
MISURA DELLA TEMPERATURA
Abbiamo detto che la temperatura indica il grado di movimento delle particelle che compongono un elemento. Questo movimento può essere di tipo rotatorio, traslatorio e vibratorio e la loro somma genera un’energia chiamata termica. La temperatura quantifica tale energia e la rileva attraverso uno specifico strumento chiamato termometro.
L’unità di misura della temperatura nel Sistema Internazionale sono i gradi kelvin (K) riferito alla scala assoluta delle temperature. L’altra unità di misura, altrettanto diffusa è il grado Celsius (°C), che utilizza la scala centigrada.
La scala Kelvin viene definita assoluta perché il suo valore “zero” coincide con lo zero assoluto, cioè la temperatura più bassa alla quale i corpi possono avvicinarsi, ovvero -273,15° C.
Nella scala Kelvin la temperatura di congelamento dell’acqua corrisponde a 273 K (equivalente allo zero della scala Celsius) e quella di ebollizione dell’acqua a 373 K (equivalente a 100° Celsius).
La misura della temperatura viene effettuata per mezzo di strumenti detti termometri. Mettendo il termometro a contatto con un corpo o con un ambiente più caldo, si scaldano sia il vetro che il mercurio: il mercurio si dilata e si sposta nel tubo, indicando il valore della temperatura su una scala graduata.
Una curiosità: dall’aprile del 2009 è vietata la commercializzazione dei vecchi termometri a mercurio per uso domestico. questi hanno lasciato il posto ai più sicuri termometri digitali o ad infrarossi.
LA MISURA DEL CALORE
L’unità di misura del calore è il joule (J), anche se si usa spesso la caloria (cal).
La caloria è definita come la quantità di calore necessaria per innalzare la temperatura di 1 g. di acqua distillata da 14,5 °C a 15,5 °C, alla pressione di 1 atm. Poiché la caloria è un’unità di misura molto piccola, spesso si utilizza un suo multiplo, la chilocaloria (kcal), equivalente a 1000 cal.;
Il rapporto tra caloria e joule è il seguente: 1 caloria corrisponde a 4,184 J; 1Kcal equivale a 4184 J.
Lo strumento che si utilizza per misurare il calore che si trasferisce tra due corpi aventi temperature differenti è il Calorimetro.
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