Gli scambi di calore

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	09.05.2007
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GLI SCAMBI DI CALORE
Il concetto di calore
Il calore è quell’energia che passa da un corpo caldo a uno più freddo, a causa della differenza di temperatura tra i due corpi.
equivalente meccanico del calore: 1 cal = 4186 J
Equilibrio termico: se due oggetti si trovano alla stessa temperatura, quando vengono a contatto non si verifica scambio di calore tra essi.
Principio zero della termodinamica: se due oggetti si trovano, indipendentemente l’uno dall’altro, in equilibrio termico con un terzo oggetto, essi sono anche in equilibrio termico tra loro.
L’energia termica
L’energia termica è l’energia associata ai moti di agitazione termica degli atomi o delle molecole all’interno di una sostanza.
Il calore specifico
La quantità di calore che si deve fornire a un’unità di massa di una sostanza, o che deve essere ceduta da essa, affinché la sua temperatura vari di un grado, viene indicata come calore specifico c della sostanza stessa.
Q = quantità di calore
L’ebollizione e il calore latente di vaporizzazione
Il calore latente di vaporizzazione Lv è la quantità di calore necessaria per trasformare un’unità di massa di una sostanza dalla fase liquida alla fase aeriforme:
Il calore latente di fusione Lf è al quantità di calore necessaria per trasformare un’unità di massa di una sostanza dalla fase solida alla fase liquida:
La tensione di vapore saturo è la pressione in cui sono presenti sia la fase liquida sia la fase aeriforme di una sostanza. Essa cresce con l’aumentare della temperatura.
Ebollizione: un liquido bolle alla temperatura alla quale la tensione di vapore saturo raggiunge e supera la pressione esterna che agisce su di esso.
Diagramma di fase
Il diagramma di fase di una sostanza è un grafico che riporta, di norma, la pressione in funzione della temperatura, e indica i valori di P e T per i quali si verificano trasformazioni di fase nella sostanza stessa. Le fasi solida e liquida sono separate dalla curva di fusione, le fasi liquida e aeriforme dalla curva di evaporazione e, infine, le fasi solida e aeriforme dalla curva di sublimazione.
Punto triplo: il punto triplo di una sostanza corrisponde a quei valori di pressione e temperatura nei quali tutte e tre le fasi (solida, liquida e aeriforme) possono coesistere in equilibrio. Su di un diagramma di fase, il punto triplo si trova all’intersezione tra le curve di fusione, evaporazione e sublimazione.
Temperatura critica: è la temperatura al di sopra della quale non è possibile ottenere la liquefazione di un aeriforme solo aumentando la pressione.
La calorimetria
Se si assume che il calore guadagnato abbia segno positivo e quello ceduto segno negativo, allora la somma delle quantità di calore scambiate all’interno di un calorimetro è uguale a zero.

Coefficienti di dilatazione termica
Il coefficiente di dilatazione termica lineare è il rapporto tra l’allungamento relativo subito da un oggetto e la differenza di temperatura che ha provocato tale allungamento:
Il coefficiente di dilatazione termica cubica c è il rapporto tra la variazione relativa di volume, subita da un oggetto, e la differenza di temperatura che ha provocato tale variazione:
Il trasferimento di calore
Nella conduzione termica il calore passa attraverso un materiale in seguito alle collisioni tra atomi o molecole adiacenti.
il rapporto iT//L è noto come gradiente termico
k conducibilità termica
Nella convenzione un flusso di fluido trasporta il calore da un luogo a un altro.
Irraggiamento: la velocità alla quale un oggetto cede energia termica per irraggiamento dipende dalla temperatura assoluta dell’oggetto, dall’area e dalla natura della sua superficie:
dove e è il coefficiente di emissione o emissività
eeè la costante di Stefan-Boltzmann
GLI SCAMBI DI CALORE
Il concetto di calore
Il calore è quell’energia che passa da un corpo caldo a uno più freddo, a causa della differenza di temperatura tra i due corpi.
equivalente meccanico del calore: 1 cal = 4186 J
Equilibrio termico: se due oggetti si trovano alla stessa temperatura, quando vengono a contatto non si verifica scambio di calore tra essi.
Principio zero della termodinamica: se due oggetti si trovano, indipendentemente l’uno dall’altro, in equilibrio termico con un terzo oggetto, essi sono anche in equilibrio termico tra loro.
L’energia termica
L’energia termica è l’energia associata ai moti di agitazione termica degli atomi o delle molecole all’interno di una sostanza.
Il calore specifico
La quantità di calore che si deve fornire a un’unità di massa di una sostanza, o che deve essere ceduta da essa, affinché la sua temperatura vari di un grado, viene indicata come calore specifico c della sostanza stessa.
Q = quantità di calore
L’ebollizione e il calore latente di vaporizzazione
Il calore latente di vaporizzazione Lv è la quantità di calore necessaria per trasformare un’unità di massa di una sostanza dalla fase liquida alla fase aeriforme:
Il calore latente di fusione Lf è al quantità di calore necessaria per trasformare un’unità di massa di una sostanza dalla fase solida alla fase liquida:
La tensione di vapore saturo è la pressione in cui sono presenti sia la fase liquida sia la fase aeriforme di una sostanza. Essa cresce con l’aumentare della temperatura.
Ebollizione: un liquido bolle alla temperatura alla quale la tensione di vapore saturo raggiunge e supera la pressione esterna che agisce su di esso.
Diagramma di fase
Il diagramma di fase di una sostanza è un grafico che riporta, di norma, la pressione in funzione della temperatura, e indica i valori di P e T per i quali si verificano trasformazioni di fase nella sostanza stessa. Le fasi solida e liquida sono separate dalla curva di fusione, le fasi liquida e aeriforme dalla curva di evaporazione e, infine, le fasi solida e aeriforme dalla curva di sublimazione.
Punto triplo: il punto triplo di una sostanza corrisponde a quei valori di pressione e temperatura nei quali tutte e tre le fasi (solida, liquida e aeriforme) possono coesistere in equilibrio. Su di un diagramma di fase, il punto triplo si trova all’intersezione tra le curve di fusione, evaporazione e sublimazione.
Temperatura critica: è la temperatura al di sopra della quale non è possibile ottenere la liquefazione di un aeriforme solo aumentando la pressione.
La calorimetria
Se si assume che il calore guadagnato abbia segno positivo e quello ceduto segno negativo, allora la somma delle quantità di calore scambiate all’interno di un calorimetro è uguale a zero.

Coefficienti di dilatazione termica
Il coefficiente di dilatazione termica lineare è il rapporto tra l’allungamento relativo subito da un oggetto e la differenza di temperatura che ha provocato tale allungamento:
Il coefficiente di dilatazione termica cubica c è il rapporto tra la variazione relativa di volume, subita da un oggetto, e la differenza di temperatura che ha provocato tale variazione:
Il trasferimento di calore
Nella conduzione termica il calore passa attraverso un materiale in seguito alle collisioni tra atomi o molecole adiacenti.
il rapporto iT//L è noto come gradiente termico
k conducibilità termica
Nella convenzione un flusso di fluido trasporta il calore da un luogo a un altro.
Irraggiamento: la velocità alla quale un oggetto cede energia termica per irraggiamento dipende dalla temperatura assoluta dell’oggetto, dall’area e dalla natura della sua superficie:
dove e è il coefficiente di emissione o emissività
eeè la costante di Stefan-Boltzmann