LEZIONE 1 La temperatura PDF

# LEZIONE 1 La temperatura ## PARTI DALL'AGENDA - Sulla Terra possiamo registrare temperature molto diverse: da +55°C del deserto a -90°C dell'Antartide. - La temperatura media di tutto il pianeta è di +15°C. Questa media, però, sta aumentando: negli ultimi 200 anni è cresciuta di 0,74°C - Sembra p...

# LEZIONE 1 La temperatura ## PARTI DALL'AGENDA - Sulla Terra possiamo registrare temperature molto diverse: da +55°C del deserto a -90°C dell'Antartide. - La temperatura media di tutto il pianeta è di +15°C. Questa media, però, sta aumentando: negli ultimi 200 anni è cresciuta di 0,74°C - Sembra poco, ma questa piccola variazione è sufficiente per alterare gli equilibri ambientali. ## Che cos'è la temperatura - Immagina: è inverno, fuori è nevicato da poco e stai facendo una battaglia con le palle di neve. - Decidi di rientrare in casa, ma prima di aprire la porta leggi il termometro che si trova all'esterno, vicino all'ingresso: 4 °C. - Entri in casa e leggi il termometro appeso in cucina, che segna un valore diverso: 22 °C. - Le due misure lette sui termometri corrispondono a due diverse sensazioni fisiche: quando eri all'esterno, sentivi freddo invece ora che sei in casa, senti caldo. - La temperatura è la grandezza che esprime quanto un corpo è caldo o freddo. - In Italia, l'unità di misura più comune per indicare la temperatura è il grado Celsius (°C). ## L'equilibrio termico - Le particelle che costituiscono un corpo si muovono di continuo. - La temperatura di un corpo dipende dal movimento delle sue particelle: più si muovono velocemente, maggiore è la temperatura del corpo. - Per esempio, le particelle dell'acqua si muovono più velocemente di quelle del ghiaccio, per cui l'acqua ha una temperatura maggiore del ghiaccio. - Se mettiamo due corpi con temperature diverse l'uno accanto all'altro, le loro particelle iniziano a scontrarsi: le particelle più calde rallentano e quelle più fredde accelerano. - Questo processo continua fino a quando tutte le particelle vicine hanno raggiunto la stessa velocità, cioè fino a quando i due corpi a contatto raggiungono l'equilibrio termico. - L'equilibrio termico fra due corpi si verifica quando hanno la stessa temperatura. - Questo è il motivo per cui se lasciamo una tazza di tè bollente a temperatura ambiente, pian piano si raffredda la tazza, il tè e l'ambiente circostante tendono a raggiungere la stessa temperatura. - Accade quindi che la temperatura del tè e quella della tazza diminuiscano, invece quella dell'ambiente aumenti. - Dopo un po' di tempo la temperatura della tazza, quella del tè e quella dell'ambiente raggiungono lo stesso valore. ## La dilatazione termica - Quando riscaldiamo un corpo, il suo volume aumenta, perché aumenta il movimento delle particelle che lo compongono: in un corpo più caldo le particelle si muovono di più e, di conseguenza, per muoversi hanno bisogno di più spazio. - Quando un corpo si riscalda, il suo volume aumenta: questo fenomeno si chiama dilatazione termica. - Il movimento più veloce delle particelle di un corpo riscaldato non si riesce a vedere a occhio nudo, quello che osserviamo a livello macroscopico è il suo aumento di volume, cioè la sua dilatazione. - Quando viene riscaldata, una sostanza occupa più volume perché le sue particelle hanno bisogno di più spazio per muoversi. ## Il termometro - Se cerchi in casa tua o nel laboratorio di scienze della tua scuola, troverai senz'altro molti tipi di termometro. - Il termometro è lo strumento che serve per misurare la temperatura. - I termometri che vedi nelle figure si basano sul principio dell'equilibrio termico: se sono messi a contatto con un oggetto, in pochi minuti tendono ad assumere la sua temperatura. - Per fornire il valore che leggiamo, i termometri sono costruiti in modo da modificare le proprie caratteristiche o il proprio aspetto esterno al variare della temperatura. - Per esempio, nei termometri a liquido come quelli della figura c'è un tubicino contenente un liquido che aumenta o diminuisce il proprio volume (quindi il suo livello si alza o si abbassa) a seconda della temperatura misurata. - Questo succede per effetto della dilatazione termica: se la temperatura aumenta, il liquido all'interno del tubicino aumenta di volume per effetto dei movimenti più veloci delle sue particelle. ## Le scale Celsius, Fahrenheit e Kelvin ### Le scale Celsius e Fahrenheit - Qualunque sia il suo aspetto, su un termometro leggiamo sempre una coppia di informazioni: un valore numerico e la sua unità di misura. - In Italia l'unità di misura più diffusa è il grado Celsius, indicato con il simbolo °C. - Il suo nome deriva dallo scienziato svedese Anders Celsius (1701-1744), che propose la scala Celsius. - La scala Celsius è una scala di temperatura che prende come punti di riferimento la temperatura di ebollizione dell'acqua (100 °C) e la temperatura di fusione del ghiaccio (0 °C). - Celsius divise l'intervallo tra questi due valori in 100 parti: per questo motivo, la scala Celsius è una scala centigrada. - 1 grado Celsius (1 °C) è la differenza di temperatura che si ottiene dividendo in 100 parti uguali l'intervallo tra la temperatura a cui l'acqua bolle e la temperatura a cui il ghiaccio fonde. - Usiamo la scala Celsius quando impostiamo la temperatura del forno per cuocere i biscotti, quando misuriamo la nostra temperatura corporea, oppure quando controlliamo le previsioni meteorologiche. - D'inverno, sul termometro può capitare di leggere anche valori negativi, cioè valori numerici preceduti dal segno meno. - I valori negativi indicano temperature più basse di 0 °C: per esempio, se una notte la temperatura è scesa a -5 °C, significa che è inferiore a 0 °C di cinque gradi. - Negli Stati Uniti, invece, è molto diffusa la scala Fahrenheit, che fu inventata da Gabriel Fahrenheit (1686-1736). - Ha punti di riferimento diversi rispetto alla scala Celsius: la temperatura a cui fonde un miscuglio di ghiaccio e cloruro di ammonio in parti uguali (0 °F) e la temperatura del corpo umano (96 °F). - Questo intervallo è stato suddiviso in 96 parti uguali, I gradi Fahrenheit, che si indicano con °F. - Secondo la scala Fahrenheit, la temperatura a cui il ghiaccio fonde è 32 °F e la temperatura a cui l'acqua bolle è 212 °F. - Di conseguenza, 1 °F misura un intervallo di temperatura più piccolo rispetto a 1 °C. - C'è sala un valore in cui le due scale coincidono: -40 °C corrispondono a -40 °F. ### La scala Kelvin - In ambito scientifico la scala più usata è la scala Kelvin, che quantifica il grado di movimento con cui le particelle si muovono all'interno dei materiali. - A differenza delle altre due, quindi, questa scala non divide un intervallo di temperatura conosciuto in parti uguali. - La scala Kelvin fissa lo zero (0 K) a un valore a cui le particelle sono ferme: questa situazione non è mai stata misurata, ma soltanto teorizzata ed è chiamata zero termico assoluto. - La scala Kelvin ha come unità di misura il kelvin (K). - Il kelvin (K) è l'unità di misura della temperatura per il Sistema Internazionale delle unità di misura. - La scala Kelvin e la scala Celsius si assomigliano perché 1 K è uguale a 1 °C; questo significa che un intervalle di temperatura ha lo stesso valore in kelvin e in gradi Celsius. - Per esempio, se voglio alzare di 3 °C la temperatura di un corpo, anche la temperatura in kelvin si innalza di 3 K. - Confrontando i valori tra le scale Kelvin e Celsius, vediamo che il ghiaccio fonde a 273,15 K e l'acqua bolle a 373,15 K, quindi tra i valori numerici delle due scale c'è sempre una differenza di 273,15 K. - Tra le scale di temperatura, c'è però una differenza fondamentale nella scala Kelvin non sono presenti valori negativi. - Lo zero termico assoluto, cioè la temperatura di 0 K, è il più piccolo valore che si possa immaginare per la temperatura, quindi non possono esistere valori inferiori 10. ## COLLEGA I CONCETTI - **cosa misura?** TEMPERATURA - **che cos'è?** UNA GRANDEZZA - **da cosa dipende?** MOVIMENTO DELLE PARTICELLE - **come misura?** SCALA CELSIUS, SCALA FAHRENHEIT, SCALA KELVIN ## SCOPRI SE HAI CAPITO ### 1 Completa la figura. - In questo termometro sono riportati valori di temperatura espressi in kelvin. - Scrivi sotto a ogni valore in kelvin il suo corrispettivo in gradi Celsius. - Segna sul termometro due tacche: una in corrispondenza della temperatura a cui il ghiaccio fonde e una in corrispondenza della temperatura a cui l'acqua bolle. - In corrispondenza delle tacche che hai inserito, scrivi i valori della temperatura corrispondenti alle tacche che hai inserito in kelvin. ### 2 Completa le frasi scrivendo i termini corretti. - La **temperatura** esprime quanto un corpo è caldo o freddo. - Quando un corpo viene riscaldato, il suo **volume** aumenta. - L' **acqua** ha un comportamento particolare rispetto agli altri materiali perché quando passa da 0°C a 4°C il suo **volume** diminuisce. ### 3 Vero o falso? Correggi le frasi false sul quaderno. - La scala Kelvin non ha **valori negativi**. V - La scala Celsius ha solo **valori negativi**. F - La scala Kelvin è la più usata in ambito scientifico. V - 1 °C misura un intervallo di temperatura uguale a 1 °F. F