Termodinamica: Concetti Fondamentali di Calore, Temperatura e Dilatazione

Definizione di Calore e Temperatura

Il calore è il trasferimento di energia da una parte all'altra di un corpo o tra corpi che si trovano a diverse temperature. Il calore è energia in transito e fluisce sempre dal corpo più caldo a quello più freddo.

La temperatura è un numero che indica quanto è caldo o freddo un oggetto rispetto a un riferimento prestabilito.

Scale di Temperatura

• Celsius: Unità di misura internazionale più utilizzata per l'uso ordinario.
• Fahrenheit: Scala proposta da Gabriel Fahrenheit, che fissa lo zero e i cento gradi in base alle temperature di congelamento ed evaporazione di una miscela di acqua e cloruro di ammonio.
• Kelvin: Scala di temperatura assoluta stabilita da William Thomson, basata sul grado Celsius, che pone lo zero assoluto come punto di riferimento mantenendo la stessa dimensione del grado Celsius.

Propagazione del Calore

• Conduzione: È la propagazione del calore attraverso un corpo solido a causa dello scontro tra le sue molecole.
• Convezione: Si verifica attraverso un fluido che trasporta calore tra zone con differenti temperature.
• Radiazione: È la propagazione del calore attraverso onde elettromagnetiche, che avviene anche nel vuoto.

Dilatazione Termica

La dilatazione è la variazione di volume, lunghezza o dimensione che un corpo subisce a causa di una variazione della sua temperatura fisica.

• Dilatazione lineare: L'aumento o la diminuzione di lunghezza che subisce un solido quando la temperatura varia.
• Coefficiente di dilatazione lineare: L'incremento di lunghezza di un'asta di determinata sostanza, con lunghezza iniziale di un metro, quando la temperatura aumenta di un grado Celsius.
• Dilatazione superficiale: L'espansione o contrazione bidimensionale.
• Dilatazione cubica: Comporta la modifica di tutte le dimensioni di un corpo (lunghezza, larghezza e altezza), traducendosi in un aumento di volume.
• Coefficiente di dilatazione cubica: L'incremento di volume che sperimenta un corpo di una determinata sostanza, per unità di volume, aumentando la sua temperatura di 1 °C.

Calore Specifico e Scambio Termico

• Calore specifico: È il rapporto tra la capacità termica di una sostanza e la sua massa.
• Scambio di calore: In un sistema isolato, il calore trasferito è uguale al calore assorbito; in altre parole, il calore perduto è uguale al calore guadagnato.