TEMPERATURA
E CALORE |
RELAZIONE 6 |
DIALOGO DIDATTICO
Prof.ssa: intanto
che alcuni studenti tentano di dimostrare che il calore non è una sostanza, affascinati
dalla teoria del fluido calorico e dalle letture fatte su Benjamin Thompson, molti si sono convinti che il calore è un movimento di
particelle delle sostanze che è presente più o meno in tutte e che varia a seconda
dell’ambiente, o dei contatti con altre sostanze.
Riepilogando ciò che sapete:
Il termometro a mercurio misura la temperatura di se stesso, cioè degli strati
d’aria vicini o di sostanze che influiscono
sul movimento delle molecole del mercurio.
Il calore si trasmette da un corpo
all’altro.
Studenti: le sostanze più calde funzionano da sorgenti per le altre...
Prof.ssa: a
proposito di sorgenti...
Studenti:
l’acqua riscaldata o quella del rubinetto sono sorgenti di calore diverse dal fuoco.
Studenti:
noi siamo in grado di elencare alcuni
fenomeni e oggetti che sono secondo noi sorgenti di calore: Sole, lampadina accesa a
filamento incandescente, sfregamento dei corpi, attrito, fuoco, elettricità.
Prof.ssa: tentiamo una classificazione delle
sorgenti da voi individuate..
ATTRITI
REAZIONI
CHIMICHE
IRRAGGIAMENTO
IPOTESI DI LAVORO
Prof.ssa:
nella discussione avete evidenziato che nel
circuito elettrico il trasformatore-
raddrizzatore fornisce tensione al circuito e mi avete detto che si misura in Volt.
Studente:
in Educazione Tecnica abbiamo studiato che i Volt sono il lavoro di 1 Joule su una unità di carica; il lavoro si misura in Joule
ed è forza per spostamento; sul libro di Scienze e di Tecnica dice che l'energia si
misura in joule
Prof.ssa:
ma il calore l'abbiamo misurato in calorie
Studente: forse
è possibile stabilire un legame
Prof.ssa: ho
un circuito con una resistenza (in educazione tecnica
gli alunni hanno studiato questi concetti),un generatore di corrente continua,
acqua, contenitore isolante, termometro, cavetti.
Studente:
possiamo scaldare l'acqua per un certo tempo, e determinare le calorie
Prof.ssa:
se potessimo determinare i Joule avremmo stabilito un legame fra calorie e joule.
MATERIALE
Trasformatore -
raddrizzatore, resistenza di nichel-cromo, acqua , contenitore di carta inserito nel
polistirolo, tester digitale per misurare i Volt, gli Ampère e gli Ohm, termometro e sonda on- line.
PROCEDIMENTO
Collegare il
trasformatore-raddrizzatore che può fornire al massimo
15 Volt alla resistenza di nichel-cromo tramite due cavetti che terminano con
morsetti a becco di coccodrillo, mettere la resistenza nel contenitore di carta inserito
nel polistirolo riempito d'acqua e inserire la spina del trasformatore nella presa di
corrente. Misurare con il termometro o con la sonda la temperatura dell'acqua ogni minuto.
Rilevare infine con l'uso del tester i Volt e gli
Ampère del circuito.
OSSERVAZIONI QUANTITATIVE
t (min) |
T (°C) |
0 |
24,0 |
1 |
26,5 |
2 |
31,0 |
3 |
36,5 |
4 |
41,0 |
5 |
46,0 |
6 |
50,0 |
7 |
55,0 |
8 |
59,0 |
9 |
62,5 |
10 |
66,0 |
MISURE ELETTRICHE
Volt = 6,4
Ampère = 2,7
Ohm
= 2,3
Massa
acqua = 50 g
DISCUSSIONE DIDATTICA
Studenti: le calorie che abbiamo avuto a
disposizione possiamo tentare di calcolarle:
Q= Csp.m. Dt = 1.50. 42= 2100 cal
Prof.ssa: si ma quanti Joule abbiamo utilizzato?
Studenti: in educazione tecnica abbiamo studiato una formula che consente di calcolare l'energia in gioco in un circuito
esprimendola in Joule :E = I2.R.T ,sostituiamo nella
formula le misure che abbiamo rilevato.
Dt = 42°C
Q =
50x42=2100 cal
E = 2,72.2,3.600
= 10060 joule
E/Q= 10060/2100 = 4,8
CONCLUSIONI
Volevamo
stabilire una relazione numerica fra calorie e unità di misura di lavoro. Ci siamo così
convinti che il calore è proprio un'energia e che attraverso convertitori, come nel
nostro caso la resistenza elettrica l'energia si trasforma da una forma all'altra.