Che cos’è il calore?
Tutta la materia è fatta di molecole e atomi. Questi atomi sono sempre in diversi tipi di movimento (traslazione, rotazione, vibrazione). Il movimento degli atomi e delle molecole crea calore o energia termica. Tutta la materia ha questa energia termica. Più movimento hanno gli atomi o le molecole, più calore o energia termica avranno.
Questa è un’animazione fatta da una breve simulazione di dinamica molecolare dell’acqua. Le linee verdi rappresentano i legami a idrogeno tra ossigeno e idrogeno. Notate la stretta struttura dell’acqua
I legami a idrogeno sono molto più deboli dei legami covalenti. Tuttavia, quando un gran numero di legami a idrogeno agiscono all’unisono, hanno un forte effetto contribuente. Questo è il caso dell’acqua mostrata qui.
L’acqua liquida ha una struttura parzialmente ordinata in cui i legami a idrogeno si formano e si rompono continuamente. A causa della breve scala temporale (dell’ordine di pochi picosecondi) pochi legami
Che cos’è la temperatura?
Dal video sopra che mostra il movimento di atomi e molecole si può vedere che alcuni si muovono più velocemente di altri. La temperatura è un valore medio di energia per tutti gli atomi e le molecole in un dato sistema. La temperatura è indipendente dalla quantità di materia presente nel sistema. È semplicemente una media dell’energia nel sistema.
Come viene trasferito il calore?
Il calore può viaggiare da un posto all’altro in tre modi: Conduzione, Convezione e Radiazione. Sia la conduzione che la convezione richiedono materia per trasferire il calore.
Se c’è una differenza di temperatura tra due sistemi, il calore troverà sempre un modo per trasferirsi dal sistema superiore a quello inferiore.
CONDUZIONE–
La conduzione è il trasferimento di calore tra sostanze che sono in contatto diretto tra loro. Migliore è il conduttore, più rapidamente verrà trasferito il calore. Il metallo è una buona conduzione di calore. La conduzione avviene quando una sostanza viene riscaldata, le particelle guadagnano più energia e vibrano di più. Queste molecole poi si scontrano con le particelle vicine e trasferiscono parte della loro energia ad esse. Questo poi continua e passa l’energia dall’estremità calda all’estremità più fredda della sostanza.
CONVEZIONE–
L’energia termica è trasferita da luoghi caldi a luoghi freddi per convezione. La convezione avviene quando aree più calde di un liquido o di un gas salgono verso aree più fredde nel liquido o nel gas. Il liquido o il gas più freddo prende poi il posto delle zone più calde che sono salite più in alto. Questo risulta in un modello di circolazione continua. L’acqua che bolle in una pentola è un buon esempio di queste correnti di convezione. Un altro buon esempio di convezione è nell’atmosfera. La superficie terrestre è riscaldata dal sole, l’aria calda sale e l’aria fredda si sposta all’interno.
RADIZIONE–
La radiazione è un metodo di trasferimento del calore che non si basa su alcun contatto tra la fonte di calore e l’oggetto riscaldato come nel caso di conduzione e convezione. Il calore può essere trasmesso attraverso lo spazio vuoto attraverso la radiazione termica, spesso chiamata radiazione infrarossa. Questo è un tipo di radiazione elettromagnetica. Nessuna massa è scambiata e nessun mezzo è richiesto nel processo di radiazione. Esempi di radiazione sono il calore del sole, o il calore rilasciato dal filamento di una lampadina.