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Equilibrio termico
L'osservazione qualitativa dell'ambiente viene compiuta tramite i cinque sensi che ci permettono di valutare, per esempio, le dimensioni o il peso di un oggetto. Oltre alle valutazioni sulla forma o sulla consistenza di un corpo, le sensazioni tattili possono anche suggerirci se un oggetto è freddo o caldo.
In una stanza, la cui temperatura è 20°C ci sono gli oggetti e animali qui sotto elencati. Clicca su quelli che credi abbiano la stessa temperatura della stanza.
- Un gatto
- Una lucertola
- Un maglione di lana
- Una lastra di marmo
- Un paio di forbici di metallo
- Una sedia di legno
Spesso c'è discussione riguardo alla temperatura da attribuire ad un corpo dal momento che l'idea soggettiva di temperatura è naturalmente collegata alle percezioni di freddo e caldo: toccare un metallo o del legno produce sensazioni differenti e spesso viene naturale associare al metallo una temperatura più bassa di quella dell'ambiente, ma .. tocchereste lo stesso metallo sotto il rovente sole africano?
La temperatura di un corpo non è determinata dalla sensazione termica. Oggetti che si trovano immersi in un ambiente, raggiungono con maggiore o minore rapidità la stessa temperatura dell'ambiente. Il maglione, la lastra di marmo, le forbici, la sedia avranno quindi la temperatura di 20°C (o di 40°C ). La diversa sensazione termica che producono è determinata dalla loro buona o cattiva conducibilità termica.
Se tocchiamo a mani nude un oggetto fatto da materiale buon conduttore che si trova a temperatura ambiente, il rapido passaggio di calore dal nostro corpo all'oggetto produce una sensazione soggettiva di freddo. Se tocchiamo a mani nude un oggetto fatto da materiale buon conduttore che si trova a temperatura elevata, il rapido passaggio di calore verso il nostro corpo all'oggetto produce una sensazione soggettiva di caldo.
Se tocchiamo a mani nude un oggetto fatto da materiale isolante che si trova a temperatura diversa da quella del nostro corpo, il passaggio di calore in un senso o nell'altro è rallentato e non abbiamo sensazione di freddo o di caldo.
Anche la lucertola (animale a sangue freddo) acquista la temperatura dell'ambiente in cui è immersa e, come sapete, ha bisogno di lunghe esposizioni al sole per riscaldarsi. Invece gli animali detti a sangue caldo (come i mammiferi e gli uccelli) hanno un proprio motore interno che permette loro di mantenere una temperatura corporea interna costante, indipendentemente dalla temperatura dell'ambiente esterno. Gli esseri umani hanno una temperatura interna di circa 36,5°C.
Il termometro di basa su due principi:
- due corpi con temperatura differente, messi a contatto, assumono, dopo un po' di tempo la stessa temperatura, intermedia tra le due iniziali. (Equilibrio termico)
- Un corpo che si riscalda si dilata, cio%egrave aumenta il suo volume in misura proporzionale all'aumento di temperatura.
Il concetto di equilibrio termico costituisce il principio zero della termodinamica, principio che è stato l'ultimo ad essere enunciato (1931), dopo la formulazione del primo e del secondo principio della termodinamica:
Il principio zero afferma che ogni corpo macroscopico possiede una proprietà chiamata temperatura, suscettibile di variare con le condizioni ambientali. Due corpi in equilibrio termico hanno la stessa temperatura.
La temperatura d'equilibrio raggiunta non è la media delle due temperature iniziali, possiamo dire che:
Gli animali a sangue caldo che non variano la loro temperatura interna hanno una capacità infinita, il termometro ha una piccolisssima capacità termica e pertanto è assume praticamente la temperatura del corpo con cui è in contatto.
Il termometro è uno strumento tarato, esso varia il volume di una colonnina di mercurio (o altro liquido termometrico) e, su una apposita scala, si legge la temperatura corrispondente.
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