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Andromeda

30/10/2024 17:48

Marco Morana

Cultura, Scienza, energia, universo, big bang, Albert Einstein, materia, andromeda, fisica quantistica, atomo, quark, distanze astronomiche, sole, calore,

Andromeda

Non sappiamo cosa sia l'energia. Sappiamo cosa fa, come si manifesta. E' come un personaggio teatrale che assume più volti.

Forme di energia. Il calore

Non sappiamo cosa sia l'energia. Sappiamo cosa fa, come si manifesta. E' come un personaggio teatrale che assume più volti. Tuttavia non sappiamo chi si nasconda dietro ogni maschera.

Una delle forme sotto cui si palesa, è il calore.

Il calore sembra legato al fluire del tempo: tutte le volte che entra in gioco, c'è il passaggio dal prima al dopo. E' un po' come se ogni istante vanisse bruciato: i processi fisici diventano irreversibili a causa delle leggi che regolano la termodinamica. Altrimenti, non vi è alcun principio della fisica che ci vieti di invertire la freccia del tempo, anche se la natura è molto complessa e dunque non vedremo mai l'uovo rotto ricomporsi dentro il guscio.

Fino al 1800 si credeva che il calore fosse un liquido - spiega l'astrofisico Gabriele Ghisellini, in una sua breve lezione.

Il liquido calorico passava dal corpo caldo a quello più freddo, come l'acqua passa fra due vasi comunicanti. Raggiunta la stessa temperatura, il liquido cessava di trasferirsi perché il sistema aveva raggiunto il suo equlibrio.

Ma l'Ottocento è un secolo dinamico, un pullulare di esperimenti scientifici.

Sir Benjiamin Thompson, fisico e ingegnere statunitense ma naturalizzato britannico, mente curiosa e metodica, non è convinto che il calore sia un liquido. Osserva che, durante l'alesatura, i cannoni producono una grande quantità di calore e dunque un considerevole aumento della temperatura. Ma inizialmente, l'asta che viene introdotta all'interno del cannone per aumentarne il diametro del buco, ha la stessa temperatura del cannone. Segno che non vi è un passaggio di liquido calorico dall'una all'altro.

Piuttosto, si convince Thompson, il calore è dato dal movimento rotatorio dell'asta all'interno della lunga canna. E' cioè riconducibile all'energia cinetica. 

 

Negli stessi anni, è un altro britannico a convincersi che la produzione di calore è figlia del movimento. James Prescott Joule, diede vita ad un geniale esperimento. Costruì un mulinello e lo immerse nell'acqua. Poi vi fece cadere un peso che lo azionava. Il movimento delle piccole pale faceva aumentare la temperatura dell'acqua, rilevata da un termometro immerso nel liquido. Era la conferma di ciò che ormai si era capito: il calore non è un liquido, ma una forma di energia legata all'energia di movimento.

Joule calcolò gli intervalli di tempo fra un aumento di temperatura e l'altro.

 

Da questi esperimenti prende corpo il concetto di caloria.

Oggi definiamo come caloria l'energia necessaria per portare da 14, 5 a 15, 5 gradi Celsius (alla normale pressione atmosferica) un grammo di acqua.


Dunque, si parte sempre dall'energia potenziale, cioè l'energia spendibile in un determinato sistema. Un po' come la capacità di spesa di un'azienda. Dall'energia potenziale, deriva l'energia cinetica e quindi il calore.

Tutte le forme di energia sono riconducibili all'energia potenziale. Come ben spiega, fra gli altri, il professore e divulgatore Valerio Pattaro una cui lezione è stata ben sintetizzata dal divulgatore Antonino Minissale.

Il ruolo dell'energia cinetica nella produzione di calore è testimoniato da conduttori e resistenze elettriche. Sintetizzando, l'aumento di temperatura all'interno del conduttore è in rapporto alla resistenza e legato al passaggio (quindi al movimento)della corrente elettrica.

Dallo studio dei campi elettrici discende l'applicazione di una ulteriore unità di misura chiamata Elettronvolt, che si indica con la lettera V. E' adoperata nel mondo atomico e subatomico. Vine descritta come l'energia cinetica acquisita da un elettrone che passa nel vuoto da un punto all'altro quando è accelerato di 1 volt.

In buona sostanza, l'energia di un elettrone in un campo elettrico. Indipendentemente dalla lunghezza del campo elettrico.

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