Conduzione termica

Propagazione del calore

Il calore da un corpo con una temperatura più elevata è la causa di un differente stato termico dei corpi che si definisce temperatura. Passa da un corpo con una temperatura più elevata a quella più bassa, fino a raggiungere un equilibrio termico. Il calore si propaga in tre modi: per conduzione, per irraggiamento e per convezione.

Conduzione termica

La propagazione nei solidi avviene per conduzione. I migliori conduttori del calore sono i metalli, ma vi è differenza di conduzione fra i diversi metalli, come si dimostra con la cassetta di Ingenouz. Essa è una scatola rettangolare di ottone, cui sono infisse sbarre delle stesse dimensioni, ma di materiale diverso. Versando acqua bollente nella scatola, il calore si propaga sulle sbarre, che sono ricoperte di cera. La cera fonde a 65°e il calore dopo un certo periodo, propagandosi, la fonde per lunghezze molto diverse, quindi secondo la conducibilità termica dei differenti materiali, di cui sono costituite le sbarre. Il trasferimento del calore che passa da un punto all’altro di una sbarra, fino a quando la temperatura non diventa del tutto uniforme, dipende dall’ampiezza dell’oscillazione delle molecole per effetto calorico, energia vibrazionale, che cresce con l’aumento della temperatura. Inoltre, la buona conducibilità dei metalli si può verificare con la proprietà delle reti metalliche. Infatti, una fitta e comune reticella di metallo sopra una fiamma a gas, per l'effetto subitaneo della conduzione termica, propaga e disperde il calore sull'intera superficie, che diventa incandescente, ma non fa passare la fiamma nella parte superiore della stessa per la riduzione di temperatura. Il gas, quindi, non è infiammabile alla temperatura della reticella. Si può ottenere, infatti, una fiamma sopra la rete, dove c’è il gas, con un fiammifero acceso. La lampada di sicurezza di Davy, usata nelle miniere di carbone fossile per evitare gli scoppi del grisou, che è un gas formato prevalentemente da metano, è basata, di conseguenza, su questa proprietà. In essa la fiamma è circondata da un cappuccio di rete metallica. Il grisou entra nella lampada, se presente nella miniera, e in contatto con la fiamma produce un piccolo scoppio, ma la rete impedisce alla fiamma di passare all’esterno, che anzi si spegne con quel piccolo scoppio.

Scale termometriche

Le scale termometriche per la misurazione della temperatura sono diverse. La scala Reamur nel punto zero assume lo stesso livello della scala Celsius. Il livello raggiunto tra la temperatura di fusione del ghiaccio e di ebollizione dell'acqua è diviso in 80 parti, 5/4 di quello Celsius, per cui occorre moltiplicare per 5/4 la temperatura in Reamur per ottenere quella Celsius. Nella scala Fahrenheit l'intervallo è diviso in 180 parti, con la temperatura del ghiaccio fondente a 32⁰ e quello dei vapori di acqua bollente a 212^o. Per trasformare perciò la temperatura centigrada in gradi Fahrenheit occorre eseguire la seguente operazione: T_F = 5/9+32 e viceversa T_C =5/9 (T_{F ¬} 32).