Tutorial di fisica di base

Articolo sull'equazione di continuità

Prova ad aprire lentamente il rubinetto dell'acqua, prestando attenzione alla velocità del flusso che fuoriesce. Ora confronta: quando il flusso d'acqua è più veloce, quando il rubinetto è chiuso o aperto? Perché? Per capirlo, studia l'equazione di continuità.

Streamline

In un flusso stazionario, la velocità di ogni particella di fluido in un punto, ad esempio il punto A, è sempre la stessa. Passando per il punto B, la velocità delle particelle di fluido può cambiare. Tuttavia, quando raggiungono il punto B, le particelle di fluido che seguono scorrono alla stessa velocità di quelle che le precedono. Lo stesso accade quando arrivano al punto C e così via. La linea di flusso è una curva che collega i punti A, B e C.

Leggi di più

1. Definizione del principio di Black

Se mescoliamo acqua calda e fredda in un recipiente aperto (ad esempio un secchio), il calore si trasferisce dall'acqua calda a quella fredda. Poiché il recipiente è aperto, parte del calore si disperde nell'aria. Anche il recipiente si riscalda. Il calore rilasciato dall'acqua calda non viene assorbito solo dall'acqua fredda, ma anche dall'atmosfera e dal recipiente stesso. In questo caso, il secchio costituisce un sistema non isolato. Quando mescoliamo acqua calda e fredda in un thermos chiuso, il calore si trasferisce dall'acqua calda a quella fredda. I thermos sono sistemi isolati, quindi non si verifica alcuno scambio di calore con l'aria o con il thermos. L'acqua fredda assorbe solo il calore rilasciato dall'acqua calda fino a quando la miscela di acqua calda e fredda non raggiunge l'equilibrio termico.

Leggi di più

1. Definizione di trasferimento di calore per irraggiamento

Che sensazione si prova indossando abiti neri in una giornata calda, o durante un'attività fisica diurna? Rispetto a quando si indossano abiti bianchi? Se si indossano abiti neri durante il giorno, si avverte caldo. Perché? La distanza tra il sole e la terra al mattino è quasi la stessa della distanza tra il sole e la terra durante il giorno e la sera. Allora perché le mattine e le sere sono più fresche, mentre di giorno fa più caldo? Le risposte a queste domande sono legate al trasferimento di calore per irraggiamento.

Leggi di più

Articolo sul trasferimento di calore per convezione

Siete mai stati in spiaggia in una giornata di sole? Nelle giornate limpide, sulla spiaggia, soffia sempre un vento proveniente dal mare. Perché c'è sempre vento in spiaggia e perché la brezza marina (il vento che soffia dal mare verso la terraferma) si manifesta durante il giorno, mentre la brezza di terra (il vento che soffia dalla terraferma verso il mare) si manifesta di notte? Perché durante la stagione delle piogge le nuvole possono scendere fino ai pendii? 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!

Leggi di più

1. Definizione di trasferimento di calore per conduzione

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 della sedia di legno si riscalda, mentre quella della sedia di metallo no? Perché dormire su un pavimento freddo senza materasso può causare dolore? Hai mai indossato una giacca termica? Perché la maggior parte delle giacche termiche sono fatte di lana? Ci sono ancora molti aspetti da considerare e su cui interrogarsi in relazione al tema della trasmissione del calore per conduzione.

Leggi di più

Articolo sul calore latente, calore specifico e capacità termica.

Se si immerge un termometro a mercurio in un recipiente contenente una miscela di acqua fredda e ghiaccio, si osserverà che, scendendo verso il basso, la superficie del mercurio smette di muoversi. La superficie del mercurio smette di muoversi quando raggiunge la temperatura di congelamento dell'acqua (0 ^° C). Se il recipiente è aperto, il calore fluisce dall'aria, che ha una temperatura elevata, alla miscela di ghiaccio e acqua fredda. L'apporto di calore dall'aria provoca lo scioglimento del ghiaccio. Finché il ghiaccio si scioglie, la temperatura della miscela di ghiaccio e acqua fredda cambia? Finché il ghiaccio si scioglie, la temperatura della miscela di acqua e ghiaccio non cambia.

Leggi di più

Articolo Definizione di calore Equivalente meccanico del calore Equazione del calore

1. Definizione di calore

Se oggetti con differenze di temperatura si toccano, si verifica un trasferimento di calore dagli oggetti ad alta temperatura a quelli a bassa temperatura. Il trasferimento di calore si interrompe quando gli oggetti a contatto raggiungono la stessa temperatura. Ad esempio, se mescoliamo acqua calda con acqua fredda, il calore si sposta solitamente dall'acqua calda a quella fredda. Quando mettiamo un ferro caldo in acqua fredda, il calore si sposta dal ferro all'acqua. Il flusso di calore si interrompe quando il ferro e l'acqua raggiungono la stessa temperatura. Quando un'infermiera attacca un termometro al tuo corpo, il calore si sposta da

Leggi di più

Articolo sul comportamento anomalo dell'acqua al di sotto dei 4°C

Ogni oggetto si espande (il volume degli oggetti aumenta) quando la temperatura aumenta e si contrae (il volume degli oggetti diminuisce) quando la temperatura diminuisce. Anche l'acqua si espande quando la temperatura aumenta e si contrae quando diminuisce, ma non tra 0 ^° C e 4 ^° C. Tra 0 °C e 4 °C, il volume dell'acqua diminuisce (l'acqua si contrae) all'aumentare della temperatura. Se riscaldiamo l'acqua a 0 ^° C, l'acqua si riscalda e il suo volume diminuisce. Il processo di contrazione si arresta quando l'acqua raggiunge i 4 ^° C. Al di sopra dei 4 ^° C, il volume dell'acqua aumenta all'aumentare della temperatura. Al contrario, l'acqua si espande (il volume dell'acqua aumenta) quando la temperatura diminuisce da 4 ^° C a 0 ^° C.

Leggi di più

La maggior parte degli oggetti solidi subisce un'espansione lineare al variare della temperatura. L'espansione lineare consiste in un aumento o una diminuzione della lunghezza dell'oggetto. Solitamente, la lunghezza dell'oggetto aumenta quando la temperatura aumenta, mentre diminuisce quando la temperatura diminuisce. Si potrebbe pensare che l'espansione lineare si verifichi solo in oggetti come i fili sottili. Ad esempio, si consideri un'auto parcheggiata sul ciglio della strada ed esposta al sole. Quando l'auto si surriscalda, la lamiera può ispessirsi o la sua lunghezza può aumentare. Anche i tetti delle case in zinco possono subire un'espansione. In questo caso, quando lo zinco si surriscalda, i bordi si allargano e lo zinco può addirittura ispessirsi. Lo stesso fenomeno si verifica con i binari ferroviari e il ferro o l'acciaio dei ponti.

Leggi di più

Articolo sulla conversione delle scale di temperatura

La scala Celsius e la scala Fahrenheit sono scale di temperatura diverse. Se la temperatura di un oggetto viene misurata ed espressa in gradi Celsius e vogliamo esprimerla in gradi Fahrenheit, dobbiamo convertire il valore dalla scala Celsius alla scala Fahrenheit. In questa sezione, impareremo a convertire una scala di temperatura.

Ad una pressione di 1 atm, la temperatura del punto di congelamento per il termometro Celsius = 0 ^oC, mentre il termometro Fahrenheit = 32 ^oF. Viceversa, a una pressione di 1 atm, la temperatura di il punto di ebollizione per un termometro in scala Celsius = 100 ^oC, mentre un termometro con scala Fahrenheit = 212 ^oF.

Leggi di più