Calore e temperatura

F I S I C A E C H I M I C A

Che bello d’inverno appoggiarsi a un termosifone che emana tanto calore. Ma che cos’èquesto “calore”?

Nella mia stanzetta c’è una temperatura di 21 gradi. Perché dico “temperatura” e non “calore”?

Ho messo del ghiaccio nel bicchiere, ma dopo un po’ si è sciolto. Ho trovato acqua, perché?

Questa mattina sulle foglie d’erba del giardino ho trovato la brina. Come si è formata?

Percorsodi studio

Altre scale termometricheIl calore latente

Vari tipi ditermometroDalla sabbia...il vetro

I pericoli del caldo e del freddo

Misuriamoil calore

Vaporizzazionee condensazione

Sublimazione e brinamento

Solidificazione e fusione

I cambiamenti di stato

Che cos’è il calore?

Che cos’è la temperatura?

3Calore e temperatura

3PREREQUISITI

Conoscere le proprietà e le caratteristiche della materiaConoscere gli stati di aggregazione della materia

OBIETTIVI DI APPRENDIMENTOCiò che saprai

Il significato di calore e di temperatura e i loro sistemi di misurazioneI cambiamenti di stato e le loro caratteristiche

Ciò che saprai fareRiconoscere la diversità fra i concetti di calore e di temperaturaIndividuarne i metodi di misura Individuare i cambiamenti di stato comprendendone cause e modalità

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Che cos’è il calore?

Attraverso i nostri sensi siamo in grado di per-cepire le caratteristiche dei corpi che ci circondanotoccandoli, osservandoli, gustandoli ecc. In particolare, attraverso il tatto, avvertiamo la sen-sazione di caldo e di freddo e possiamo distinguereun corpo più caldo da uno meno caldo o un corpo piùfreddo da uno meno freddo. Camminando a piedi nudi sul pavimento, ad esem-pio, avvertiremo il freddo delle piastrelle, mentre almare avvertiremo il caldo della sabbia.

Ma che cosa sono questo “caldo” e questo “freddo”? O meglio, che cos’è il “calore”?

FISICA E CHIMICA

È ancora il calore del termosifone che fa scoppiare il palloncino compiendo quindi del lavoro.

Il calore del termosifone acceso fa girare unagirandola compiendo quindi del lavoro.

Per rispondere a questa domanda osserviamo alcuni fenomeni.

Il calore del fornello acceso solleva il coperchio e fa uscire l’acqua compiendo ancora del lavoro.


Il calore è una particolare forma di energia, detta energia termica.

In una sostanzache si riscaldaaumenta l’energiatermica delle suemolecole.

In una sostanza che siraffredda diminuiscel’energia termica delle sue molecole.

35

Calore e temperatura 3

In fisica la capacità di compiere un lavoro, come vedrai meglioproseguendo il tuo studio, si chiama energia.

Per quanto riguarda il calore, possiamo quindi dire che:

È l’energia muscolare quella che tipermette di sollevare un peso.

È l’energia elettrica quella chemette in moto il frullatore.

È l’energia idrica quella che fagirare le pale del mulino.

Riscaldare una sostanza significa quindi fornirle una certa quantità di energiatermica o calore che fa aumentare l’agitazione termica delle sue molecole.

Raffreddare una sostanza significa, al contrario, sottrarle una certa quantitàdi energia termica che fa diminuire l’agitazione termica delle sue molecole.

aumenta la temperatura

diminuisce la temperatura

schema animato

LIBRO DIGITALE


./operative/p035/materia_riscaldareraffreddare.html

36

Che cos’è la temperatura?

FISICA E CHIMICA

Calore e temperatura sono due grandezze diverse

Metti sul fornello due pentolini, con un li-tro di acqua in uno e mezzo litro nell’altro.Accendi i fornelli con la stessa intensità difiamma, in modo da fornire la stessa quan-tità di calore e dopo 3 minuti immergi undito nei due pentolini.

Che cosa noti? L’acqua è ugualmente cal-da in entrambi o è più calda quella del se-condo pentolino?

È più calda quella del secondo pentolino;puoi dedurre che una stessa quantità di ca-lore non ha prodotto la stessa tempera-tura.

Secondo te, quando, abbracciando il tuo bel cucciolotto, di-ci che è “caldo”, stai valutando il suo calore, cioè il movimen-to più o meno veloce delle sue molecole?Molto probabilmente sai già che ciò che possiamo valutare toc-cando un oggetto è la sua temperatura, ovvero il livello termi-co (grado di caldo o di freddo) che ha o che acquista se viene ri-scaldato o raffreddato.

Calore e temperatura sono quindi due grandezze diverse.Proviamolo con un esperimento.

Prendi adesso i due pentolini, ponili sui duefornelli sempre accesi con la stessa inten-sità di fiamma e annota il tempo che impie-ga l’acqua a raggiungere i 100 °C.

Che cosa osservi? L’acqua impiega lo stes-so tempo in entrambi o impiega più tem-po nel primo?

Impiega più tempo nel primo; puoi dedur-re che per raggiungere una stessa tem-peratura (100 °C) occorrono quantità di-verse di calore.

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La temperatura è il livello termico che un corpo ha o raggiungefornendogli o sottraendogli calore.


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Per misurare la temperatura, come certamente sai, si usa il termometro, uno stru-mento basato sulla proprietà che hanno tutte le sostanze, tranne l’acqua, comevedremo meglio più avanti, di aumentare di volume quando vengono riscaldate.

Importante per la misurazione della temperatura è la scala termometrica: neinostri termometri tale scala è la scala centigrada o Celsius, dal nome del fisicosvedese Anders Celsius che la ideò.

Per costruire una qualsiasi scala termometrica bisogna scegliere due valori diriferimento; nella scala centigrada tali valori sono lo zero gradi centigradi (0 °C),la temperatura alla quale il ghiaccio scioglie, e il cento gradi centigradi (100 °C),la temperatura alla quale l’acqua bolle.

Il termometro è costituito da un sottilissimo tubo di vetro,detto capillare, chiuso alle due estremità.

L’estremità inferiore, detta bulbo, è più larga e contiene unasostanza, generalmente mercurio o alcol.

Quando il bulbo viene a contatto con un corpo caldo, la so-stanza in esso contenuta si riscalda, aumenta di volume e sa-le lungo il capillare. A fianco del capillare una scala gradua-ta, detta scala termometrica, ci permette di leggere il valo-re della temperatura.

Il capillare è racchiuso in un tubo di vetro vuoto, cioè pri-vo d’aria, da cui fuoriesce solo il bulbo.

L’intervallo 0 °C – 100 °C viene diviso in 100 parti e ciascuna di esse rappresen-ta l’unità di misura della temperatura nella scala centigrada, il grado centigra-do o Celsius (°C).

tubo di vetrovuoto

capillare

scala termometrica

bulbo contenentemercurio o alcol


QualcosaQualcosadi piùdi più

Qualcosa di più Altre scale termometriche

ltre alla scala Celsius, esistono altrescale termometriche: la scala Réaumur,nata in Francia ma ormai in disuso, lascala Fahrenheit, ancora in uso nei Pae-si anglosassoni, e la scala Kelvin, quel-

la riconosciuta dal Sistema Internaziona-le (S.I.) e usata dai ricercatori in camposcientifico. Esaminiamo la Fahrenheit e la Kelvin.

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La scala Fahrenheit

Nella scala Fahrenheit, dal nome dello scienziato tedescoGabriel Fahrenheit che la ideò, i valori di riferimento sono:• il punto 32 °F, la temperatura alla quale il ghiaccio fonde;• il punto 212 °F, la temperatura alla quale l’acqua bolle.

L’intervallo 212 – 32 = 180, suddiviso in 180 parti, ci dà l’unitàdi misura della scala Fahrenheit, il grado Fahrenheit, °F.

La scala Kelvin

La scala Kelvin, dal nome del fisico inglese lordWilliam Thomson Kelvin che la ideò, è dettascala assoluta delle temperature. In essa il valore di riferimento è lo zeroassoluto, –273,15 °C, la temperatura più bassapossibile (273 °C sotto lo zero), sotto la qualenon si può scendere. Il grado Kelvin (K) è equivalente al gradoCelsius ed è l’unità di misura della temperaturanel Sistema Internazionale (S.I.), quindi nellascala Kelvin il ghiaccio scioglie a +273,15 K el’acqua bolle a +373,15 K.

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Quindi, ad esempio:36 °C = {[(36 °C x 180) : 100] + 32} °F =

= {[6480 : 100] + 32} °F == {64,8 + 32} °F = 96,8 °F

36 °C = (36 °C + 273,15) K = 309,15 K

Per passare dalla scala Fahrenheit o dalla scala Kelvin alla scala Celsius e viceversa valgono le seguenti formule:

°F = [(°C x 180) : 100] + 32

°C = [(°F – 32) x 100] : 180

K = °C + 273,15

°C = K – 273,15

212 °F: ebollizione dell’acqua

32 °F: fusione del ghiaccio


Completa le seguenti affermazioni.

Il calore è una particolare

detta

La temperatura è

L’unità di misura della temperatura, nella scala Celsius, è

il , il cui simbolo è

ed equivale alla

parte dell’intervallo .

L’unità di misura del calore è la ,

che è la quantità

Nel Sistema Internazionale l’unità di misura del calore è il

, che equivale a

calorie.

SE HAI IMPARATO…

Qualcosadi più

39

Misuriamo il calore


Il calore che un corpo possiede si evidenzia quando, passando a un altro cor-po, ne determina una variazione di temperatura. La sua unità di misura, la ca-loria, e il suo multiplo, la chilocaloria, vengono infatti definite indirettamentecome il calore di scambio fra due sostanze o come il calore necessario per au-mentare la temperatura. Esattamente:

La caloria e la chilocaloria, secondo l’ultima di-sposizione internazionale nell’ambito del Siste-ma Internazionale di Misura (S.I.), sono statesostituite con l’unità di misura dell’energia.

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• La caloria (cal) è la quantità di calore necessaria per innalzare di 1 °C,esattamente da 14,5 °C a 15,5 °C, la temperatura di 1 g (1 cm3) di acquadistillata.

• La chilocaloria (kcal) è la quantità di calore necessaria per innalzare di1 °C, esattamente da 14,5 °C a 15,5 °C, la temperatura di 1 kg (1 dm3)di acqua distillata; 1 kcal = 1000 cal.

L’unità di misura del calore, in quanto for-ma di energia, è il joule (J), che equivalea 0,239 cal.

1 J = 0,239 cal 1 cal = 4,18 J1 kcal = 4180 J


40

FISICA E CHIMICA

Ogni sostanza in natura e in condizioni normali si presenta in uno dei trestati di aggregazione che abbiamo esaminato. Per effetto del calore però, se cioè viene riscaldata o raffreddata, una sostanzapuò passare da uno stato all’altro, può cioè subire un cambiamento di stato epassare, ad esempio, dallo stato liquido a quello aeriforme o da quello liquido aquello solido ecc. Complessivamente può succedere che:

Sono i sei cambiamenti di stato che possono verificarsi nella materia:

il passaggio dallo stato liquido a quello solido SOLIDIFICAZIONE

il passaggio dallo stato solido a quello liquido FUSIONE

il passaggio dallo stato liquido a quello aeriforme VAPORIZZAZIONE

il passaggio dallo stato aeriforme a quello liquido CONDENSAZIONE

il passaggio dallo stato solido a quello aeriforme SUBLIMAZIONE

il passaggio dallo stato aeriforme a quello solido BRINAMENTO

I cambiamenti di stato

Avrai sicuramente notato che:

l’acqua messa nel freezer diventa ghiaccio;

un cubetto di ghiaccio fuori dal freezer si scio-glie e ridiventa acqua;

l’acqua della pentola posta su un fornello ac-ceso lentamente “sparisce” trasformandosi invapore acqueo;

il vapore acqueo che incontra il coperchio del-la pentola si trasforma in goccioline d’acqua;

le palline di naftalina, quelle che la mammamette nei cassetti contro le tarme, col tem-po si rimpiccioliscono sempre più fino ascomparire trasformandosi in gas;

il vapore acqueo presente nell’aria in una fred-da giornata d’inverno diventa brina.

dallo stato liquido a quello solido

e viceversa

UNA SOSTANZA PER EFFETTO DEL CALORE

PUÒ PASSARE

dallo stato liquido a quello solido

e viceversa

dallo stato liquido a quello aeriforme

e viceversa

dallo stato solido a quello aeriforme

e viceversa


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Solidificazione e fusione


Versa dell’acqua nella vaschetta del ghiaccio e mettila in freezer. Che cosa suc-cede? E ancora, hai osservato che cosa accade in un piccolo laghetto in pie-no inverno?

Accendi una candela. Che cosa osservi? E ancora, checosa accade al pezzetto di burro che la mamma hamesso in padella sul fuoco?

Il progressivo riscaldamento fa aumen-tare l’agitazione termica e indebolisce leforze di coesione delle molecole, permet-tendo al burro o alla cera di passare dallostato solido allo stato liquido.

Il passaggio dallo stato liquido allo stato solido si chiama solidificazione.

Il passaggio dallo stato solido al-lo stato liquido si chiama fusione.

Il progressivo raffreddamento annulla quasi completamente l’agitazione ter-mica delle molecole dell’acqua e rende elevatissime le forze di coesione, permet-tendo all’acqua di passare dallo stato liquido allo stato solido.


I panni bagnati che la mamma ha steso al sole dopo un po’sono asciutti. Dove è finita l’acqua?E da dove proviene il vapore acqueo che in maniera tumul-tuosa esce dalla pentola che bolle?

Il calore del sole causa un lento aumento dell’agitazione termi-ca delle molecole d’acqua che si trovano in superficie e fa sì cheesse si liberino nell’aria sotto forma di vapore. Nell’acqua che bolle il riscaldamento interessa in modo tumul-tuoso tutte le molecole che, spostandosi in superficie, si libe-rano sempre sotto forma di vapore nell’aria. Nell’uno e nell’altro caso l’acqua passa dallo stato liquido allostato aeriforme.

42

Vaporizzazione e condensazione

FISICA E CHIMICA

Più superficie, più evaporazione

Prendi due bicchieri con base diversa, riempi-li di acqua fino a raggiungere lo stesso livelloe ponili su un termosifone acceso per favorirel’evaporazione.

Che cosa osservi dopo un po’? Dove è evapora-ta più acqua? Nel bicchiere a base più larga oin quello a base più stretta?

Ne è evaporata di più nel bicchiere a base piùlarga; puoi dedurre che l’evaporazione avvie-ne tanto più rapidamente quanto maggiore èla superficie di contatto acqua-aria. Ciò acca-de perché aumenta il numero di molecole chepossono liberarsi in aria.

prima

dopo

Il passaggio dallo stato liquido allo stato aeriforme si chiamavaporizzazione.• Quando essa avviene in modo lento si parla di evaporazione.• Quando avviene in modo tumultuoso si parla di ebollizione.


Da dove provengono quelle goccioline d’acqua nel coper-chio di una pentola che bolle?Perché il vetro su cui hai soffiato si ricopre di gocciolined’acqua appannandosi?

Il contatto del vapore acqueo con una superficie più freddarallenta l’agitazione termica delle molecole e ne aumenta laforza di coesione. Ciò fa sì che queste molecole si riunisca-no legandosi tra loro a formare le gocce d’acqua, ovvero a pas-sare dallo stato aeriforme allo stato liquido.

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Più calore, più evaporazione

Prendi due bicchieri uguali e versa in essi unastessa quantità di acqua. Poni un bicchiere so-pra un termosifone ben caldo e l’altro su un ta-volo.

Che cosa osservi dopo un po’? Dove è evapora-ta più acqua? Nel bicchiere posto sul termosi-fone o in quello sul tavolo?

È evaporata più acqua nel bicchiere posto sultermosifone; puoi dedurre che l’evaporazioneavviene tanto più rapidamente quanto maggio-re è il calore che viene somministrato.

prima

dopo

Il passaggio dallo stato aeriforme al-lo stato liquido si chiama condensa-zione.

esperimento animato

LIBRO DIGITALE


./operative/p043/materia_evaporazione.html

Qualcosadi più

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Sublimazione e brinamento

FISICA E CHIMICA

Le palline di naftalina messe in un cassetto diventano sem-pre più piccole fino a sparire. Che cosa succede?

Lentamente la naftalina passa dallo stato solido direttamente al-lo stato aeriforme; l’odore pungente che senti avvicinandoti tiprova che nell’aria c’è il “vapore” che si sprigiona.

Come si è formata la brina che osservi in una fredda matti-na d’inverno sui petali di un fiore?

È il vapore acqueo presente nell’aria che, a causa del freddo del-la notte, si trasforma in brina passando dallo stato aeriforme di-rettamente allo stato solido.

Complessivamente, per riscaldamento e raffreddamento, abbiamo:

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Il passaggio dallo stato solido direttamente allo stato aeri-forme si chiama sublimazione.

Il passaggio dallo stato aeriforme direttamente allo stato so-lido si chiama ancora sublimazione o brinamento.


QualcosaQualcosadi piùdi più

Qualcosa di più Il calore latente

ornendo o sottraendo calore a una so-stanza, questa quindi cambia di stato. Ad esempio:• l’acqua contenuta in una pentola posta

sul fuoco a 100 °C bolle e, se continuia-mo a fornire calore tenendola sul fuo-co, tumultuosamente si trasforma invapore;

• dei pezzetti di ghiaccio a 0 °C inizianoa fondere e, continuando a fornire ca-lore, si scioglieranno tutti trasforman-dosi in liquido.

Ma da quando inizia a bollire e per tutto iltempo che noi continuiamo a fornire calo-re, la temperatura dell’acqua che evaporasi mantiene a 100 °C o aumenta?E da quando inizia a fondere e per tutto iltempo che continuiamo a fornire calore, latemperatura del ghiaccio che fonde si man-tiene a 0 °C o aumenta?Una risposta affrettata ci porterebbe a di-re che, in entrambi i casi, se continuiamoa fornire calore la temperatura aumenta. E invece... Osserva.

F

Il calore che abbiamo fornito per tutto il tem-po di evaporazione dell’acqua o di fusionedel ghiaccio non fa aumentare la tempera-tura perché viene utilizzato per permette-re il cambiamento di stato della sostanza. Questo calore viene detto calore latente,proprio perché non accompagnato da va-riazione di temperatura, ed è esatta-mente il calore necessario ad ogni so-stanza per fare avvenire un suo cambia-mento di stato.

45

L’acqua inizia a bollire a 100 °C e, anche se continuiamo a riscaldarla,finché l’ultima goccia non saràevaporata, la sua temperatura si manterrà fissa a 100 °C.

Il ghiaccio inizia a fondere a 0 °C e, anche se continuiamo a riscaldarlo,finché l’ultimo pezzettino non si sarà sciolto, la sua temperatura si manterrà fissa a 0 °C.

• calore latente di fusionese serve al passaggio solido-liquido fusione

• calore latente di vaporizzazionese serve al passaggio liquido-aeriforme vaporizzazione

• calore latente di ebollizionese serve al passaggio liquido-aeriforme ebollizione

• e così via.

Si parla di:

schema animato

LIBRO DIGITALE


./operative/p045/materia_calorelatente.html

Notizie eNotizie ecuriositàcuriositàNotizie ecuriosità

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Vari tipi di termometro

pesso per valutare la temperatura di un corpo ci affidiamo ai nostri sensi; peròla sensazione di caldo o di freddo a volte è falsata, come puoi provare tu stesso.

Immergi una mano in una bacinella piena d’acquacalda e l’altra in una bacinella piena d’acqua fredda;poi immergile nello stesso istante in una bacinellapiena d’acqua tiepida. Che sensazione hai?

La mano che prima avevi immerso nella bacinellapiena d’acqua calda ti dà una sensazione di acquafredda, quella che prima avevi immerso nella baci-nella piena d’acqua fredda ti dà una sensazione diacqua calda.

S

Per misurare la temperatura che ha o che ha raggiunto un cor-po è quindi indispensabile il termometro. Come sicuramente sai, esistono vari tipi di termometri. Perché?Una prima differenza è dovuta al liquido usato, che comune-mente è il mercurio o l’alcol.

Il termometro a mercurio serve per misurare temperature chescendono di poco sotto lo zero, perché il mercurio solidifica a –38 °C e bolle a 357 °C.

Il termometro ad alcol serve per misurare temperature molto bas-se perché l’alcol solidifica a –100 °C e bolle a 78 °C. Entrambi però sono inutilizzabili per le altissime temperature. In questo caso si usano termometri con particolari liquidi ad al-to punto di fusione o addirittura con solidi.

bulbo contenentemercurio o alcol

scalatermometrica

capillare

Un’altra differenza è nella forma. Il termometro che usiamo per misurare la temperatura delle no-stre case o quello che si usa nei laboratori, ad esempio, è un ter-mometro libero. In esso il mercurio può salire e scendere liberamente proprioper indicarci ogni variazione di temperatura.

osservazione animata

LIBRO DIGITALE


Notizie ecuriosità

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Il termometro clinico, quello che serve per misurare la temperatura cor-porea, ovvero la febbre, è un termometro a massima. In esso il tubici-no di vetro presenta una strozzatura e quando il mercurio sale nel ca-pillare tale strozzatura ne impedisce la discesa; così il livello resta quel-lo raggiunto alla massima temperatura. Per riutilizzarlo bisogna scuo-terlo per far scendere il mercurio sotto la strozzatura.

Per misurare la temperatura corporea oggi il termometro più comu-nemente usato è il termometro digitale, un’alternativa rapida e co-moda rispetto al tradizionale termometro clinico.

3Calore e temperatura

Per conoscere la temperatura massima e minima di un certo ar-co di tempo si utilizza un altro tipo di termometro, il termometroa massima e a minima. Tale termometro è formato da un capillare a U contenente nella par-te inferiore una certa quantità di mercurio dove galleggiano dueanelli, gli indici.

Il ramo di sinistra termina in un bulbo pieno di alcol, quello di destra in un bulbo riempito solo parzialmente di alcol. Se la tem-peratura sale, il mercurio sale lungo il ramo destro, spingendo l’in-dice in alto, che così segna la temperatura massima. Se la temperatura scende, il mercurio tende ad alzarsi lungo il ramo sinistro, spingendo così l’altro indice e segnando la tem-peratura minima. Per procedere a una successiva misurazione gli indici vanno ripor-tati a contatto col mercurio con una piccola calamita.

Termometro clinico.

Termometro da laboratorio.

Termometro da casa.

Termometro digitale.

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Notizie eNotizie ecuriositàcuriositàNotizie ecuriosità

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Dalla sabbia… il vetro

ome è stato inventato il vetro?La leggenda racconta che è stato facendo un fuoco sulla spiaggia. Eh sì, il vetro èsoprattutto sabbia fusa e poi raffreddata. Dopo aver acceso i fuochi sulla spiaggia,infatti, gli uomini avranno trovato delle vere e proprie “pepite” di vetro. Ed è ancora così che sostanzialmente viene fabbricato il vetro.

C

a vita del vetro incomincia proprio dentro un forno, dove la sabbia vie-ne riscaldata fino a fondere e la temperatura necessaria è di oltre 1700 °C. La sabbia fusa viene fatta raffreddare e diventa un materiale trasparen-te, ma attenzione, è un materiale che a contatto con l’acqua si scioglie.Alla sabbia messa a riscaldare si aggiunge per questo motivo della calceche consolida questo materiale che diventa... la pasta di vetro, molle e mal-leabile.Non resta che darle una forma: il vetraio "raccoglie" il vetro in fusione conuna canna cava e soffia al suo interno muovendola in modo da creare del-le forme: un bicchiere, una bottiglia, una lampadina ecc.Oggi il soffio del vetraio è sostituito dalle macchine, che inviano l’aria sottopressione in uno stampo che contiene la pasta di vetro; questa si appiatti-sce e si “spalma” contro le pareti dello stampo ed ecco... una bottiglia.

L

ragile o infrangibile, è sempre vetro. Se ai due materialibase si aggiungono altre sostanze, il vetro acquista nuove ca-ratteristiche: un po’ di piombo e il vetro diventa puro cristal-lo, un po’ di borax (una sostanza chimica) ed ecco il pirex re-sistente al fuoco, qualche foglio di plastica e si ottiene un ve-tro blindato resistente quanto l’acciaio.

F


Salute esicurezza

Notizie ecuriosità

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I pericoli del caldo e del freddo

er poter funzionare bene, il nostro or-ganismo deve mantenersi sempre a unatemperatura quasi costante, indipenden-temente dalle condizioni ambientali.Con un meccanismo detto di autoregola-zione, il nostro corpo è infatti capace dimantenere la sua temperatura interna a cir-ca 37,5 °C e quella esterna, cioè la tempe-ratura della pelle, a circa 37 °C. Quando pe-rò la temperatura ambientale è molto

fredda o quando ci si espone a fonti di ca-lore molto intenso e prolungato, questo per-fetto meccanismo di autoregolazione puòsubire pericolose alterazioni e non esserein grado di mantenere la temperatura al suolivello ottimale.

Fra i tanti pericoli che l’organismo può cor-rere in questi casi ricordiamo l’ipotermia el’insolazione.

P

L’insolazione

L’ipotermia

i parla di ipotermia quando la tem-peratura del corpo scende sotto il livel-lo normale perché esposto a tempera-ture abbastanza rigide come, ad esem-pio, d’inverno in montagna, se non sia-mo adeguatamente coperti. Il nostroorganismo, in situazioni simili, può per-dere calore in modo pericoloso. I sintomi di una moderata ipotermiasono brividi, torpore e impaccio nei mo-vimenti; già in queste condizioni occor-re ripararsi subito in un ambiente piùcaldo, cambiare eventuali indumentibagnati e bere liquidi caldi. Il freddo in-

tenso può causare infatti il congela-mento delle parti più esposte quali ma-ni, piedi, naso, che si intorpidiscono esi gonfiano fino a fare male.In caso di congelamento, oltre a trova-re un riparo, bisogna massaggiare leparti colpite per far riprendere la circo-lazione del sangue; in caso contrariopuò sopraggiungere l’assideramento,che porta alla perdita dei sensi e, a vol-te, alla morte.Per soccorrere una persona assidera-ta bisogna portarla subito in un am-biente caldo e darle bevande zucche-

rate calde. Se però subentra una per-dita di coscienza, è necessario il tra-sporto immediato in ospedale per leopportune e tempestive cure mediche.

S

i parla di insolazione, o di colpo di calore, quando la tempe-ratura del corpo sale sopra il livello normale perché esposto a fon-ti di calore intenso come, ad esempio, d’estate se stiamo a lungosotto il sole cocente. I sintomi di un’insolazione sono nausea, mal di testa, comparsadi vesciche sulla pelle, aumento dei battiti cardiaci. Per non cor-rere ulteriori rischi, in caso di insolazione, bisogna ripararsi su-bito in luoghi freschi, stare distesi con la testa sollevata, fare im-pacchi umidi sulle eventuali scottature e bere bevande freschema non ghiacciate.

S


FISICA E CHIMICA

Il calore è una particolare forma di energia detta ener-gia termica.

La caloria (cal) è la quantità di calore necessaria perinnalzare di 1 °C, esattamente da 14,5 °C a 15,5 °C, la tem-peratura di 1 g (1 cm3) di acqua distillata.

La chilocaloria (kcal) è la quantità di calore neces-saria per innalzare di 1 °C, esattamente da 14,5 °C a 15,5°C, la temperatura di 1 kg (1 dm3) di acqua distillata; 1kcal = 1000 cal.

L’unità di misura del calore, in quanto forma di ener-gia, è il joule (J), che equivale a 0,239 cal.

La temperatura è il livello termico che un corpo ha oraggiunge quando gli viene fornito o sottratto calore.

Per misurare la temperatura si usa il termometro, unostrumento basato sulla proprietà che hanno tutte le sostan-ze di aumentare di volume quando vengono riscaldate.

Nei nostri termometri la scala termometrica è la sca-la centigrada o Celsius, nella quale i due valori di riferi-mento sono lo zero gradi centigradi (0 °C), la temperatu-ra alla quale il ghiaccio scioglie e il cento gradi centigra-di (100 °C), la temperatura alla quale l’acqua bolle.

L’intervallo 0 °C – 100 °C viene diviso in 100 par-ti e ciascuna di esse rappresenta l’unità di misura del-la temperatura nella scala centigrada, il grado centi-grado o Celsius (°C).

Per effetto del calore, se cioè viene riscaldata o raf-freddata, una sostanza può passare da uno stato al-l’altro, può cioè subire un cambiamento di stato.

I cambiamenti di stato che possono verificarsi nel-la materia sono: • il passaggio dallo stato liquido a quello solido

SOLIDIFICAZIONE• il passaggio dallo stato solido a quello liquido

FUSIONE• il passaggio dallo stato liquido a quello aeriforme

VAPORIZZAZIONE• il passaggio dallo stato aeriforme a quello liquido

CONDENSAZIONE• il passaggio dallo stato solido a quello aeriforme

SUBLIMAZIONE• il passaggio dallo stato aeriforme a quello solido

BRINAMENTO

prima

dopo

50



51

Cio che sai

Ciò che sai

Verifica

Parole chiave

Ricopiale su un quaderno con il loro significato.

Brinamento

Sublimazione

Condensazione

Vaporizzazione

Fusione

Solidificazione

Joule

Caloria

Grado centigrado

Scala centigrada

Scala termometrica

Temperatura

Calore

1. Rispondi.a) Che cos’è il calore?

b) Che cos’è la temperatura?

c) Che cosa significa riscaldare?

d) Che cosa significa raffreddare?

2. Completa.a) Lo strumento per misurare la temperatura è

b) Nella scala centigrada l’unità di misura dellatemperatura è

che è definito come laparte dell’intervallo

che sono rispettivamente

e.

3. Definisci.a) La caloria è:

b) La chilocaloria è:

c) Il joule è:

4. Che cosa si intende con l’espressione cam-biamenti di stato?

5. Definisci e fai un esempio dei seguenti cam-biamenti di stato:

a) Solido liquido

b) Solido aeriforme

c) Liquido solido

d) Liquido aeriforme

e) Aeriforme liquido

f) Aeriforme solido


500400300200100

500400300200100

500400300200100

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Cio chesai fareCiò chesai fare

8. Se la temperatura aumenta di 10 °C, qualelivello raggiungerà la colonnina di mercurionei seguenti termometri? Segnala nei due casi proposti.

9. Osserva le figure. Nella figura a) l’acqua haraggiunto la temperatura di 30 °C in 4 se-condi. Supponendo che i fornelli forniscanola stessa quantità di calore, dopo quanti se-condi la temperatura dell’acqua delle figureb) e c) sarà anch’essa di 30 °C?

6. Che cosa indicano i seguenti termini? a) Evaporazione:

b) Ebollizione:

7. Completa le seguenti affermazioni scriven-do accanto a ciascuna di esse “riscaldando-la” o “raffreddandola”.a) Una sostanza passa dallo stato solido allo sta-to liquidob) Una sostanza passa dallo stato liquido allo sta-to aeriforme c) Una sostanza passa dallo stato liquido allo sta-to solido d) Una sostanza passa dallo stato aeriforme allostato liquido

FISICA E CHIMICA

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a)

b) c)


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53

10.Osserva la figura e rispondi alle domande. 14. Individua e scrivi i cambiamenti di statorappresentati nelle seguenti figure.

a) In quale dei due recipienti dopo 5 minuti l’ac-qua raggiunge la temperatura più alta?

b) Per portare l’acqua dei due recipienti a unastessa temperatura, ci vorrà lo stesso tempo perentrambi? c) Per far raggiungere all’acqua la stessa tem-peratura, i due recipienti assorbono la stessaquantità di calore?

11.Quante calorie sono necessarie per porta-re un litro d’acqua da 10 °C a 20 °C di tem-peratura?

12.Quante chilocalorie sono necessarie perportare 2,5 litri d’acqua da 12,5 °C a 17 °C di temperatura?

13.Completa lo schema dei cambiamenti distato inserendo al posto dei puntini gli op-portuni termini.


a) b)

c) d)

e)


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15. La configurazione delle molecole di un cor-po è passata dalla situazione a) alla situa-zione b).

17.Osserva le figure. Quale fenomeno rappre-sentano? Che cosa si vuole provare?

• Quale cambiamento di stato è avvenuto?

• Il corpo è stato sottoposto a riscaldamento oa raffreddamento?

• Perché?

a) b)

16. La configurazione delle molecole di un cor-po è passata dalla situazione a) alla situa-zione b).

• Quale cambiamento di stato è avvenuto?

• Il corpo è stato sottoposto a riscaldamento oa raffreddamento?

a) b)

• Perché?

a) b)

FISICA E CHIMICA


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Calore e temperatura