Insisto con calore e temperatura

From: Federico Spano' <ferdnan2_nonevero__at_libero.it>
Date: 2000/07/17

Bene, non e' che nel frattempo non abbia studiato, quindi mi sono
rimasti 'solo' un paio di punti da stabilire:

1. E' corretto definire in modo 'divulgativo' la temperatura come una
misura della densita' (cioe', della quantita' per unita' di volume) di
energia termica (definita a sua volta come energia cinetica dovuta
all'agitazione termica delle particelle) nel corpo in esame?

2. Il mio dubbio sulla definizione di calore e' sul perche' si precisi
sempre che si puo' chiamare calore solo quello in trasferimento. Ho
ritrovato il libro di Termodinamica che peraltro non avevo studiato a
suo tempo (25 anni fa circa). E' il "famigerato" "D. Sette - Lezioni
di Fisica" che spero sia stato nel frattempo sostituito; comunque lui
dice, a pag. 88 e segg.:

[presentazione dell'esperimento di Joule in cui si fa salire la
temperatura di un liquido fornendo energia meccanica, poi:] "Il calore
in realta', pur avendo le dimensioni dell'energia, non deve essere
considerato come una energia, cioe' una capacita' a compiere lavoro
che un corpo puo' possedere, ma come un aspetto preso dall'energia nel
passare da un corpo ad un altro per effetto di una differenza di
temperatura. Da quanto si e' detto in precedenza si ricava infatti che
non si puo' parlare di ''calore contenuto in un corpo'' giacche' se il
calore fosse un tipo definito di energia che mantenesse la propria
identita' quando e' contenuto in un corpo, non dovrebbe essere
possibile in esperimenti quali quello di Joule portarne via una
quantita' indefinita da un sistema che resta immutato."
[e questo punto proprio non l'ho capito; che dovrebbe succedere
invece?]

"Le uniche asserzioni circa il calore che hanno senso sono quelle
relative al passaggio da un corpo (o un sistema) ad un altro.
La relazione tra energia e calore e' del tutto analoga a quella tra
lavoro ed energia: si e' gia' detto che il lavoro non e' energia (pur
avendo le stesse dimensioni) e non puo' essere considerato come
qualcosa che un corpo possiede in quantita' definita: esso interviene
nei trasferimenti di energia da un corpo (od un sistema) ad un altro.
La differenza tra calore e lavoro e' che nel primo caso il
trasferimento di energia e' legato ad una differenza di temperatura;
nel caso del lavoro invece l'energia e' trasmessa senza che una
differenza di temperatura venga implicata. Entrambe queste grandezze,
lavoro e calore, non sono quindi caratteristiche di un sistema ed
assumono significato solo nell'interazione di un sistema con altri
corpi che costituiscono l'ambiente: in virtu' di questa interazione,
energia puo' essere scambiata mediante un flusso di calore o mediante
l'esecuzione di lavoro."

ecco i miei 'dubbi':
1. se dico "flusso di calore" vuol dire che prima di trasferirsi il
calore stava in un posto, ma lui mi dice che non lo posso chiamare
calore;
2. se la temperatura e' quello che e', il contenuto termico di un
corpo e' il prodotto della temperatura per il volume (a meno di
costanti varie); perche' non considerarlo ''caratteristica di un
sistema'', in altri termini una proprieta' estensiva, e chiamarlo
quindi "calore"?
3. prescindendo un attimo dal fatto che non tutta l'energia termica
contenuta in un corpo e' trasformabile in lavoro, la parte di calore
che riesco a utilizzare per compiere lavoro non e' una normale energia
che uso appunto per compiere lavoro? Che differenza c'e' tra un peso
che tramite una carrucola ne solleva un altro (energia potenziale che
compie lavoro scaricandosi) e un corpo caldo che scaldandone uno meno
caldo lo porta, per esempio per dilatazione, a fare la stessa cosa? In
tutti i due casi, io vedo un'energia posseduta da un corpo, che
tramite una macchina aumenta lo stato di energia potenziale di un
secondo corpo.

A questo punto l'unica risposta possibile ai miei dubbi mi sembra
quella che accennavo al punto 3: dato che non tutta l'energia termica
di un corpo e' utilizzabile, non la posso trattare come p. es.
l'energia potenziale, e quindi non la considero nemmeno misurabile
(infatti Sette dice ''non e' caratteristica di un sistema''). Anche
questa spiegazione pero' non mi soddisfa, dato che mi sembra che
potrei comunque definire l'energia termica di un corpo come la
quantita' di energia che cederebbe ad un corpo infinitamente piu'
grande e costantemente allo zero assoluto (o piu' semplicemente la
quantita' di calore che gli dovrei sottrarre per portarlo allo zero
assoluto). E' un'idealizzazione, ma mi sembra che lo sia anche il
calcolo dell'energia potenziale, dato che si fa sopprimendo gli
attriti, o no?

Spero che qualcuno abbia voglia di rispondermi...

Federico Spano'
Received on Mon Jul 17 2000 - 00:00:00 CEST