LA TEMPERATURA E IL CALORE SONO DUE GRANDEZZE FISICHE DIVERSE?

Oggi, 15 febbraio 2000, ci siamo recati in laboratorio.

La nostra insegnante ci ha invitato a leggere la relazione dell’esperimento condotto registrando ogni minuto l’aumento di temperatura subito da quantità multiple di acqua (nel caso specifico 100, 200 e 300 ml ) poste per tempi uguali sopra una fonte di calore costante, anche al fine di ricordarne gli scopi:

1. verificare che all’aumentare ( nel caso specifico al raddoppiare, triplicare) della quantità di acqua si registra progressivamente un minore aumento di temperatura;
2. saper prevedere l’andamento grafico dell’aumento di temperatura di quantità ancora multiple di quella iniziale.

Noi eseguiamo l’esperimento rispettando le seguenti fasi:

1. versare 200 ml di acqua in un becher
2. porre il becher sopra la reticella posizionata sul treppiede
3. regolare la posizione del termometro in modo che il bulbo si trovi approssimativamente

alla stessa distanza dal fondo del becher e dalla superficie libera dell’acqua 
4. misurare la temperatura iniziale dell’acqua
5. porre la sorgente di calore (fiamma bunsen) sotto il becher
6. agitare l’acqua in modo uniforme
7. misurare la temperatura dell’acqua dopo 10 minuti
8. registrare i dati ottenuti in una tabella
9. versare l’acqua e raffreddare il becher 
10. ripetere l’esperienza con 400 ml di acqua 

Il materiale utilizzato è stato il seguente:

• treppiede
• reticella 

• sostegno per termometro
• termometro
• becher
• agitatore (bacchettina di vetro)
• sorgente di calore (fiamma bunsen)
• cronometro
• acqua

L’insegnante ci pone a questo punto la seguente domanda:
"Alle quantità di acqua considerate è stata fornita una stessa quantità di calore?"
Molti di noi non rispondono, alcuni invece rispondono di si.
L’insegnante prosegue con un’altra domanda:
"Da cosa possiamo dedurre che alle quantità di acqua considerate è stata fornita sempre una stessa quantità di calore?"
Martino risponde:
"Dal fatto che manteniamo costante l’altezza della fiamma del bunsen".
E Francesca aggiunge:
"E perché i tempi di riscaldamento sono uguali". 
Alla fine tutti concordiamo che alle quantità di acqua considerate è stata fornita una stessa quantità di calore.
L’insegnante allora ci invita a leggere i dati raccolti relativi alle temperature finali raggiunte dai 200 ml e dai 400 ml di acqua; la temperatura finale raggiunta dai 400 ml di acqua è minore di quella raggiunta dai 200 ml, come d’altra parte avevamo previsto.

L’insegnante continua :
"Secondo voi, misurare la temperatura finale raggiunta dai 200 ml e dai 400 ml di acqua dopo che sono state poste per 10 minuti sopra una fonte di calore costante significa misurare la quantità di calore fornita?"
Vari compagni rispondono di si in seguito a questo ragionamento: se si prende una certa quantità di acqua o di una qualsiasi altra sostanza, maggiore è la quantità di calore fornita e maggiore è la temperatura raggiunta.

L’insegnante risponde che il ragionamento, preso a sé, è corretto: quantità di calore fornita (o sottratta) e temperatura sono in relazione fra loro: maggiore è la quantità di calore fornita ad un corpo e maggiore è la temperatura da esso raggiunta; viceversa, maggiore è la quantità di calore sottratta ad un corpo e minore è la temperatura raggiunta da esso.

Però l’esperimento svolto induce a fare un ragionamento molto semplice. 
Noi abbiamo considerato quantità, una multipla dell’altra, di una stessa sostanza alle quali abbiamo fornito, come prima abbiamo convenuto, una stessa quantità di calore; se misurare la temperatura significasse misurare la quantità di calore fornita allora, poiché in questo caso la quantità di calore fornita è sempre la stessa, la temperatura raggiunta dai 200 ml e dai 400 ml di acqua dovrebbe essere uguale. Invece è diversa. Ciò significa che quando si misura la temperatura non si misura la quantità di calore fornita anche se misuro un "qualcosa" che è certamente causato dal calore. 

Grazie all’esperimento svolto e alla spiegazione dell’insegnante abbiamo capito che calore e temperatura sono due grandezze diverse; la temperatura si misura con il termometro e l’unità di misura è il grado centigrado, il calore si misurerà con un altro strumento e verrà espresso con un’altra unità di misura.