Calore ed energia
Quando mettiamo a contatto due corpi con temperature differenti, il calore fluisce dal corpo più caldo al corpo più freddo.
Ad esempio:
- Quando una persona tocca una tazza di caffè, il calore fluisce dalla tazza alla mano dell’uomo. La prima è più calda mentre la seconda è più fredda.
- Quando una persona tocca un bicchiere di acqua ghiacciata, invece il calore passerà dalla mano al bicchiere.
Definizione di calore
Il calore rappresenta l’energia che fluisce da un corpo a temperatura maggiore verso un corpo a temperatura minore a causa della differenza di temperatura.
La sua unità di misura è il joule (j), essendo una forma di energia.
La caloria
Un’unità di misura storica del calore, che però a differenza del Joule non è prevista dal SI, è la caloria. Essa è definita come la quantità di energia necessaria per innalzare la temperatura di 1 g di acqua da 14,5 a 15,5 gradi alla pressione atmosferica di $1,01 \cdot 10^5\text { Pa}$.
Equivalente meccanico della caloria
La relazione tra caloria e Joule è stata dimostrata da James Joule ed è $1\text { cal}=4,186\text {J}$.
Un contenitore racchiude una certa massa d’acqua M da una temperatura nota. Due pesi sono legati a due corde avvolte su un mulinello a palette immerso nell’acqua. Durante la discesa i pesi mettono in rotazione il mulinello e di conseguenza l’acqua aumenta di temperatura. Il caricamento è causato dall’attrito idrodinamico tra paletti e acqua, perciò i pesi non hanno energia cinetica finale uguale all’energia potenziale perché un po’ di energia è stata dissipata dall’attrito. Misurando il lavoro meccanico (cioè l’energia meccanica $2mgh$ causata dalla caduta dei due pesi di massa $m$ ad altezza $h$) e l’aumento di temperatura, dimostrò che l’energia si conserva e pertanto dimostrò che il calore è una forma di energia. Successivamente ricavò sperimentalmente l’uguaglianza.
