Miscelando due quantità diverse, una multipla dell’altra, di una stessa sostanza (ad esempio acqua), aventi temperature T1 e T2 diverse, quale valore avrà la temperatura T* di equilibrio della miscela?

Per riuscire a fare delle semplici previsioni l’insegnante ci ha fatto supporre di versare una tazzina (del tipo tazzina da caffè) contenente acqua fredda, a temperatura T1, in una pentola piena di acqua calda, a temperatura T2; quindi ci ha domandato se la temperatura T* di equilibrio della miscela così ottenuta sarebbe stata più vicina a T1 o a T2.

Noi abbiamo risposto che la temperatura di equilibrio della miscela avrebbe avuto un valore molto vicino a T2.

Perché? – ci ha domandato l’insegnante.

La nostra risposta è stata:

"Perché la quantità di acqua calda è molto più grande di quella fredda".

Se operiamo il processo inverso – ha continuato l’insegnante - supponendo di versare una tazzina (sempre del tipo tazzina da caffè) contenente acqua calda a temperatura T2 in una pentola piena di acqua fredda a temperatura T1, la temperatura di equilibrio della miscela cosi ottenuta sarà più vicina a T1 o a T2?

Noi abbiamo risposto che in questo caso la temperatura di equilibrio della miscela sarà molto vicina a T1 perché la quantità di acqua fredda è molto più grande di quella calda.

Supponendo di miscelare – ha continuato sempre l’insegnante - 100 ml di acqua avente una temperatura T1 uguale a quella ambiente, ad esempio 20°C, con 400 ml di acqua avente una temperatura T2 ad esempio di 60°C, secondo voi la temperatura T* di equilibrio della miscela sarà più vicina a 60°C o a 20°C?

Noi abbiamo risposto che sarà più vicina a 60°C perché la quantità di acqua calda è maggiore di quella fredda.

Viceversa – è sempre l’insegnante che propone - se supponiamo di miscelare 100 ml di acqua avente una temperatura T2 di 60°C con 400 ml di acqua avente una temperatura T1 di 20°C, la temperatura T* di equilibrio della miscela sarà più vicina a 20°C o a 60°C?

Noi abbiamo risposto che in questo caso sarà più vicina a 20°C perché la quantità di acqua fredda è maggiore di quella calda

Allora l’insegnante ci domanda, a conclusione di tale ragionamento, se riusciamo a prevedere la temperatura T* di equilibrio di una miscela formata da due quantità, una multipla dell’altra, di acqua o comunque di una stessa sostanza

Noi rispondiamo che la temperatura T* di equilibrio di una miscela così costituita sarà "più vicina" alla temperatura della quantità maggiore.

Siamo andati in laboratorio per verificare questa ipotesi.

Ogni gruppo ha svolto il seguente esperimento le cui fasi sono state concordate prima insieme:

tutti i gruppi hanno concordato di "lavorare" con 100 ml e con 200 ml di acqua

Il materiale utilizzato è stato il seguente:

Tutti i dati ottenuti, tranne quelli del VI gruppo, hanno confermato la nostra ipotesi, cioè la temperatura T* di equilibrio di una miscela formata da quantità diverse, una multipla dell’altra, della stessa sostanza è "più vicina" alla temperatura della quantità maggiore.