Termodinamica

Temperatura e calore

Il concetto di calore fu per molto tempo spiegato con il modello del calorico, inteso come un fluido invisibile contenuto nei corpi. Questo modello, che spesso resiste ancora come preconcezione, si basa sulle seguenti analogie:

corpo recipiente
calorico sostanza fluida contenuta in un recipiente
capacità termica volume del recipiente
temperatura livello del fluido nel recipiente
equilibrio termico vasi comunicanti
calorico (4K)

Modello del calorico: Il calorico è considerato un fluido invisibile contenuto nei corpi. Nei due corpi rappresentati come vasi c'è la stessa quantità di fluido (calorico), ma il livello (temperatura) nel primo vaso è maggiore a causa della sua minore capacità. Se i due vasi sono messi in comunicazione il fluido passa da quello con livello più alto a quello con livello minore fin quando si stabilisce l'equilibrio.

Modello attuale: Il calore non è una sostanza ma un flusso di energia che si trasmette spontaneamente da un corpo a temperatura più alta ad uno a temperatura più bassa fino a raggiungere l'equilibrio termico, caratterizzato da una temperatura intermedia tra le temperature iniziali e più vicina al corpo di maggiore capacità termica.

Il calore è energia in trasferimento

L'energia "contenuta" nel corpo non si chiama calore, ma energia interna, ed è costituita dalla somma di tutte le energie (cinetiche e potenziali) delle particelle elementari di cui il corpo è composto.

flusso_calore (20K)

Invece di due corpi, considereremo d'ora in poi un sistema (solido, liquido o gassoso) immerso in un ambiente.

C'è flusso di calore tra sistema e ambiente quando esiste una differenza (o gradiente) di temperatura tra la temperatura Ts del sistema e quella Ta dell'ambiente.

Un sistema immerso in un ambiente a temperatura più bassa cede calore all'ambiente, un sistema immerso in un ambiente a temperatura più alta riceve calore dall'ambiente.

Per convenzione si assume che il segno del calore Q sia:

Q > 0 se il sistema acquista calore
Q < 0 se il sistema perde calore
Naturalmente Q = 0 se Ta = Ts (non c'è passaggio di calore)

Si assume che l'ambiente sia un termostato capace di mantenere sempre la stessa temperatura. Quindi, all' equilibrio termico è il sistema che ha assunto la temperatura dell'ambiente.

Una quantità di calore che passa dall'ambiente al sistema tende ad aumentare l'energia interna del sistema, mentre il passaggio inverso tende a diminuirla.


Copyleft Ludovica Battista

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