Calore e temperatura

Il calore e la temperatura sono strettamente correlati. La differenza più importante tra questi due concetti è che il calore è correlato all'energia termica di un corpo, mentre la temperatura è correlata all'energia cinetica molecolare.

Il calore indica il trasferimento di energia termica tra le molecole dello stesso sistema e può essere misurato in joule. Ciò che misura il calore è come si muove l'energia. Un oggetto guadagna o perde calore, ma non può essere caldo.

D'altra parte, la temperatura descrive l'energia cinetica media delle molecole all'interno di un sistema e può essere misurata in gradi Celsius, Kelvin e Fahrenheit. La temperatura è una proprietà fisica di un oggetto.

	Calore	Temperatura
Definizione	Energia che viene trasferita da un corpo all'altro.	Misura di calore o freddezza di un oggetto o di un corpo.
Unità di misura	Jaoule, calorie.	Kelvin, Celsius, Fahrenheit.
Estazioni di misurazione	Calorimetro.	Termometro, thermos, termistori, pirometro.
Esempi	Una lampada leggera che emette calore.	Temperatura corporea umana, temperatura dell'acqua.

Cos'è il calore?

Il calore è l'energia che viene trasferita da un corpo all'altro, a causa della differenza di temperatura. Quando si avvicinano due corpi con temperatura diversa, l'energia viene trasferita, quindi il calore scorre dall'oggetto più caldo al più freddo. 

Forme di trasferimento di calore

Esistono tre modi in cui il calore può essere trasferito. Il primo è il Trasferimento di guida, che si verifica in solidi o fluidi che sono a riposo. Il secondo è il trasferimento di convezione, che si verifica in liquidi o gas in movimento. Il terzo è il trasferimento di radiazioni, Cosa succede senza un materiale vettore. 

Guida

La conduzione del calore è un processo di trasmissione di energia da una particella all'altra, che si verifica mentre entrambi sono in contatto diretto. Un'area con maggiore energia cinetica trasferisce l'energia termica in un'area che ha un'energia cinetica inferiore.

Le particelle ad alta velocità si scontrano con particelle a bassa velocità e questo aumenta la loro energia cinetica. Questo tipo di trasferimento di calore si verifica quando c'è un contatto fisico tra due corpi o oggetti. 

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Convezione

Il trasferimento di calore convezione si verifica quando le molecole di un fluido si muovono da una regione con una temperatura più alta all'altra con una inferiore. Mentre la temperatura è in aumento, aumenta anche il liquido, che è noto come spostamento.

L'esempio più chiaro è l'acqua bollente, in cui le molecole più dense si muovono sul fondo e le molecole meno dense si stanno muovendo, generando un movimento circolare.

Radiazione

Il trasferimento di calore alle radiazioni è molto presente nella nostra vita quotidiana, in quanto è generato dall'emissione di onde elettromagnetiche. Le onde portano energia al corpo che lo emette. 

Le radiazioni possono verificarsi attraverso un mezzo solido o liquido ed è il risultato del movimento casuale delle molecole. Per poterlo misurarlo un dispositivo chiamato termocoppia.

Come viene misurato il calore?

Le unità per misurare il trasferimento di calore sono il joule, nel sistema metrico internazionale, la calorica, che viene utilizzata in applicazioni scientifiche o tecnologiche. 

Joule

Il joule è uguale all'energia che viene trasferita a un oggetto quando una forza di Newton agisce su di esso nella direzione del suo movimento, lungo un metro. 

Caloria

La caloria è definita come la quantità di calore che un grammo di acqua deve assorbire per aumentare la sua temperatura a un grado Celsius.

Strumento per misurare il calore

Per misurare il trasferimento di calore, è possibile utilizzare un calorimetro, un dispositivo che misura la quantità di calore prodotta durante una reazione. Con un calorimetro è possibile specificare la quantità di calore che riceve o che fornisce un corpo, nonché la quantità di calore che viene rilasciata o assorbita. 

Esempi di calore

• Un esempio comune di guida è il processo di riscaldamento di una padella sulla stufa. Il calore del bruciatore viene trasferito sulla superficie della padella.
• Un'altra situazione quotidiana con trasferimento di calore tramite guida viene data quando si cammina senza scarpe. Il materiale su cui si riscalda viene trasferito ai piedi.
• I tubi di rame possono essere utilizzati per trasferire il calore in una casa in modo molto efficiente, quindi è comune essere nei dispositivi termici.
• Con la polvere di diamante è possibile preparare dispositivi elettronici per trasferire il calore, senza influire sulle aree più sensibili del meccanismo e prevenire quindi il surriscaldamento. 
• Il calore per radiazione può essere sperimentato quando rimangono vicini al fuoco, poiché il calore viene trasferito dalla fonte che può essere, ad esempio, un fuoco, al corpo che rimane vicino.

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Qual è la temperatura?

La temperatura è la misura del calore o della freddezza di un oggetto o un corpo che viene stabilito con riferimento a un valore standard. È una proprietà che manifesta energia termica ed è presente in tutta la materia.

Come viene misurata la temperatura?

L'unità di base per misurare la temperatura è Kelvin (K). La scala può anche essere utilizzata Centigrado (C), essendo gli 0 gradi Celsius il valore che corrisponde al punto di congelamento dell'acqua. Negli Stati Uniti la scala più comune è il Fahrenheit (F), dove il punto di congelamento dell'acqua corrisponde a 32 gradi Fahrenheit.

Kelvin

La scala Kelvin è la scala assoluta più utilizzata in tutto il mondo ed è definita con la terza legge della termodinamica. Poiché è una scala assoluta, le temperature che sono registrate con Kelvin non hanno voti. Il punto zero della scala è lo zero assoluto.

Ogni unità su questa scala è 1 parte tra 273.16 parti della differenza tra zero assoluto e triplo punto d'acqua.

Centigrado

I gradi Celsius sono anche chiamati gradi Celsius ed è una scala 0 per il punto di congelamento dell'acqua e 100 per il suo punto di ebollizione.

Questa scala è stata inventata da un astronom svedese.

Fahrenheit

La scala Fahrenheit si basa su 32 gradi per il congelamento dell'acqua e 212 gradi per il punto di ebollizione. È usato principalmente negli Stati Uniti, mentre Celsius predomina nel resto del mondo e anche nella ricerca scientifica.

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Questa scala è dovuta al fisico tedesco Daniel Gabriel Fahrenheit, che ha preso come zero della sua scala la temperatura di una miscela di ghiaccio e sale.

Strumenti per misurare la temperatura

Lo strumento più comune per misurare la temperatura è Termometro in vetro, che è costituito da un tubo di vetro che è pieno di mercurio o con un altro liquido. Aumentando la temperatura, il liquido si espande e consente di determinare la temperatura quando si misura il volume del liquido.

Un altro strumento che può essere utilizzato è Termocoppia, un sensore che consiste in due diversi metalli che sono uniti ad una estremità. Quando questa unione si raffredda o si riscalda, produce una tensione proporzionale alla temperatura.

IL Termistori Rilevano la temperatura grazie a un materiale a semiconduttore che mostra una variazione di resistenza quando ci sono variazioni di temperatura. Questi tipi di strumenti sono molto stabili e, nel tempo, mantengono le loro prestazioni.

UN pirometro oppure il termometro laser può misurare la temperatura senza essere direttamente a contatto con il materiale. Questi strumenti sono ampiamente utilizzati nei processi industriali in cui vi sono temperature molto elevate o in situazioni in cui un rischio implica un altro strumento di misurazione.

Esempi di temperatura

• La temperatura regolare di un corpo umano è di 37 gradi Celsius.
• In alcuni climi temperati viene presentata una temperatura media di 20 gradi Celsius.
• L'acqua si congela a 0 gradi Celsius e bolle a 100 gradi Celsius.
• Un caffè sembra più caldo di un gelato perché confrontiamo la temperatura dell'uno e dell'altro, il che ci porta a determinare che il gelato è più freddo.
• I giorni bagnati e caldi sono percepiti più calore dei giorni caldi e asciutti.