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Le scale Celsius e Fahrenheit sono scale di temperatura diverse. Se la temperatura di un oggetto viene misurata ed espressa in gradi Celsius e successivamente si desidera esprimerla in gradi Fahrenheit, è necessario convertire la temperatura da Celsius a Fahrenheit. In questa sezione, impareremo come convertire o eseguire le misurazioni di temperatura.

Ad una pressione di 1 atm, la temperatura del punto di congelamento per un termometro Celsius = 0 ^oC, mentre la scala del termometro Fahrenheit = 32 ^oF. Viceversa, a una pressione di 1 atm, la temperatura del punto di vapore per un termometro in scala Celsius = 100 ^oC, mentre la scala del termometro Fahrenheit = 212 ^oF. Osserva l'immagine qui sotto!

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Tipi di scala del termometro

Affinché un termometro possa essere utilizzato per misurare la temperatura, è necessario che sia definito su una scala. Due scale termiche comunemente utilizzate sono la scala Celsius e la scala Fahrenheit. La scala di temperatura più utilizzata in Indonesia è la scala Celsius. Un altro nome per la scala Celsius è scala centigrada. Centigrado = cento gradi. La scala Fahrenheit è spesso utilizzata negli Stati Uniti o nei paesi con inverni freddi. Una scala di temperatura particolarmente importante in ambito scientifico è la scala assoluta, o scala Kelvin. La scala Kelvin verrà trattata in seguito.

Le scale Celsius e Fahrenheit utilizzano i punti di congelamento e di ebollizione dell'acqua come punti fissi. Il punto di congelamento di una sostanza è la temperatura alla quale le fasi solida e liquida sono in equilibrio termico . Viceversa, il punto di ebollizione di una sostanza è la temperatura alla quale le fasi liquida e gassosa sono in equilibrio termico. I punti di congelamento e di ebollizione variano sempre con la pressione atmosferica, quindi è necessario determinare prima la pressione atmosferica. Di solito si utilizza la pressione standard, che è pari a 1 atm (un'atmosfera). Un'atmosfera è un'unità di misura della pressione atmosferica.

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La calibrazione di un termometro è il processo di creazione di una scala graduata. Ecco alcuni passaggi per calibrare un termometro . Innanzitutto , preparare un termometro a mercurio o un termometro ad alcool senza scala. In secondo luogo , preparare una quantità sufficiente di ghiaccio. In terzo luogo , preparare una quantità sufficiente di acqua. In quarto luogo , preparare uno scaldabagno che possa essere utilizzato per portare l'acqua a ebollizione. In quinto luogo , mettere il ghiaccio e l'acqua in un contenitore (l'acqua e il ghiaccio hanno la stessa massa). Dopodiché, immergere il termometro nel contenitore contenente acqua e ghiaccio.

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Un termometro è un dispositivo progettato per misurare la temperatura . Esistono molti tipi di termometri, ma tutti funzionano secondo lo stesso principio. In genere, si utilizzano materiali termometrici, ovvero materiali le cui proprietà cambiano con la temperatura. Se la temperatura di un oggetto cambia, anche la sua forma e le sue dimensioni cambiano. La maggior parte dei termometri utilizza materiali che si espandono o si contraggono al variare della temperatura.

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Legge zero della termodinamica dei materiali

Finora abbiamo considerato solo l'equilibrio termico sperimentato da due oggetti a contatto. Per comprendere più a fondo il concetto di equilibrio termico, consideriamo tre oggetti (chiamiamoli oggetto A, oggetto B e oggetto C). Ad esempio, gli oggetti B e C non si toccano, ma l'oggetto A è a contatto con l'oggetto B e l'oggetto C è a contatto con l'oggetto B. Osservate l'immagine qui sotto.

Poiché si toccano, gli oggetti A e B sono in equilibrio termico, e analogamente gli oggetti A e C sono in equilibrio termico. Anche gli oggetti B e C, che non si toccano, sono in equilibrio termico?

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Materiale ad equilibrio termico

Avete mai bevuto del tè freddo? Il tè freddo si prepara mescolando acqua calda e ghiaccio. Dopo aver mescolato o lasciato riposare per qualche secondo o minuto, la miscela di acqua calda e ghiaccio si trasforma in un tè freddo. L'acqua calda ha una temperatura più elevata, mentre il ghiaccio ha una temperatura inferiore. Quando l'acqua calda viene mescolata con il ghiaccio in un contenitore come un bicchiere, parte del calore dell'acqua calda viene trasferito al ghiaccio, quindi la temperatura del tè freddo è inferiore alla temperatura dell'acqua calda e superiore alla temperatura del ghiaccio.

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Che sensazione si prova indossando abiti neri in una giornata calda o durante l'attività fisica? E rispetto a quando si indossano abiti bianchi? Indossando abiti neri durante il giorno, si avverte facilmente il caldo. Perché? La distanza tra il sole e la Terra al mattino è quasi la stessa di quella tra il sole e la Terra a mezzogiorno e alla sera. Quindi, perché la mattina e la sera sono più fresche, mentre il pomeriggio è più caldo? La risposta a queste domande è legata al trasferimento di calore per irraggiamento.

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Se ti siedi su una sedia di legno, la superficie della sedia si riscalda. Al contrario, se ti siedi su una sedia di plastica o di metallo, la superficie di quest'ultima non si riscalda. Perché la superficie di una sedia di legno è calda, mentre quella di una sedia di metallo no? Perché dormire su un pavimento freddo senza materasso può causare dolore? Hai mai indossato una giacca fredda? Perché la maggior parte delle giacche fredde sono di lana? Ci sono ancora molte cose su cui riflettere e da chiedersi in relazione al tema della trasmissione del calore per conduzione.

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Sei mai stato su una spiaggia in una giornata di sole? In una giornata di sole, c'è sempre un vento che soffia dal mare verso la terraferma. Perché c'è sempre vento sulla spiaggia e perché durante il giorno soffia la brezza marina (vento che soffia dal mare verso la terraferma) e di notte la brezza di terra (vento che soffia dalla terraferma verso il mare)? Perché le nuvole scendono sui pendii delle montagne durante la stagione delle piogge? Perché il vento è fresco? Le risposte a queste domande sono legate al calore specifico della terra e del mare, all'espansione, alla densità e al trasferimento di calore per convezione . Comprendendo bene e correttamente questo argomento, potrai rispondere alle domande di cui sopra e ad altre domande che potresti porti in seguito.

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Esistono tre tipi di trasferimento di calore , ovvero il trasferimento di calore per conduzione, convezione e irraggiamento.

Trasferimento di calore per conduzione. Quando un oggetto ad alta temperatura entra in contatto con un oggetto a bassa temperatura, l'energia si trasferisce dall'oggetto ad alta temperatura a quello a bassa temperatura. L'energia aggiunta fa sì che gli atomi e le molecole che compongono l'oggetto si muovano più velocemente. Muovendosi, le molecole possiedono energia cinetica (EK = ½ mv² ⁾ . Le molecole che si muovono più velocemente (con maggiore energia cinetica) collidono con le molecole adiacenti. Queste molecole a loro volta collidono con altre molecole vicine. E così via. Quindi le molecole collidono tra loro, trasferendo energia. Il trasferimento di calore che avviene attraverso le collisioni tra le molecole che compongono un oggetto è chiamato conduzione. La conduzione avviene solitamente nei solidi o dai solidi ai liquidi (dai liquidi ai solidi) o dai solidi ai gas (dai gas ai solidi).

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