1.1.1 Temperatura

Insegnante: "Prendiamo dunque un termometro, cioè un recipiente chiuso da un tappo forato in cui è infilato un tubicino trasparente e graduato. Il recipiente e parte del tubo sono riempiti con un liquido, per esempio olio lubrificante. La temperatura è, per definizione, la grandezza fisica che si misura con il termometro. La scala Celsius è ottenuta dividendo in cento parti eguali il segmento delimitato da due livelli di riferimento quali la temperatura di fusione del ghiaccio e di ebollizione dell'acqua.

Allievo: "Ma ci sono altre scale oltre quella Celsius, non è vero?"

Insegnante: "Sì, ad esempio la scala Kelvin, la quale ha le seguenti formule di trasformazione rispetto alla scala Celsius":

T(°K) = T(°C) + 273

Allieva: "Aspetti, aspetti, da dove viene quel 273?"

Insegnante: "Lo scoprirete più avanti..."

Allieva: "Comunque possiamo dire che la temperatura è associata a quanto si allunga la colonna di liquido nel termometro".

Insegnante: "Ebbene sì, parliamo in questo caso delle leggi di dilatazione dei corpi. Invece se pensiamo a quale forma di energia trasmessa al corpo permette di modificarne la temperatura, non possiamo evitare di utilizzare il termine calore. Sapevate che le dimensioni dei corpi che ci circondano non sono indifferenti alla temperatura a cui si trovano? Infatti un sistema prevalentemente lineare cambierà dimensioni di una certa quantità proporzionale al salto termico che subisce. Se lo scaldiamo si allunga, altrimenti si accorcia".

Δl = l0 λ ΔT

Allievo: "Cosa sono l0 e λ?".

Insegnante: "La lunghezza iniziale e il coefficiente di dilatazione lineare, dipendente dalla sostanza di cui è composto il corpo. Quest'ultima costante λ è numericamente uguale all'allungamento di una barra inizialmente lunga un metro riscaldata di un 1°C, ed è tabulata (vedi wikipedia.it)".

Allievo: "Certo, se è di ferro o di legno o altro ancora...".

Insegnante: "Quanto abbiamo detto è una legge fenomenologica, cioè una regolarità della natura molto utile per le applicazioni pratiche, ma che vale comunque in modo approssimato e in un ambito di fenomeni piuttosto ristretto. In altre parole è un modello, e si può vedere applicato anche nei solidi e nei liquidi, ma con coefficiente di dilatazione volumica triplo rispetto a quello già visto".

V = V0 (1 + α ΔT) = V0 (1 + 3λ ΔT)

Allieva: "Perché non c'è la variazione di volume ma solo il volume finale?".

Insegnante: "Beh, ho semplicemente fatto un calcolo algebrico sulla formula ΔV = V0 3λ ΔT. Prova a farlo anche tu, le leggi della fisica sono scritte in linguaggio matematico."