"Mi fondo ma non mi scaldo"

 

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esperimento - laboratorio - calore - latente - sensibile

 
     

Proposta di una semplice attività di laboratorio rivolta agli insegnanti delle scuole medie inferiori e superiori

 


 

   
 
   

Obiettivi

Comprendere la differenza esistente tra calore sensibile e calore latente.
 

 

Comprendere che in tutti i cambiamenti di stato della materia la temperatura non varia
 

 

 

Requisiti iniziali

Conoscenza del concetto di temperatura e di calore
  

 

Comprensione della differenza esistente tra calore e temperatura
 

 

Conoscenza della scala termometrica dei gradi Celsius
 

 

Conoscenza degli stati della materia e dei relativi cambiamenti di stato, con particolare riferimento all’acqua
 

 

Strumenti occorrenti

Un bicchiere contenente ghiaccio a temperatura  inferiore a 0 °C

 

Un termometro con sonda e display digitale

 

Opzionale: Una fonte di calore concentrata  (termosifone, fornelletto,ecc.)
 

Descrizione dell’esperimento

Inizialmente la temperatura del ghiaccio contenuto nel bicchiere aumenta.
Giunti a 0 °C la temperatura  si stabilizza fino a quando tutto il ghiaccio non si è sciolto.
Avvenuto ciò, la temperatura ricomincia ad aumentare.

La situazione iniziale della prova. Si notano il termometro, la sonda ed il bicchiere contenente il ghiaccio

 

 

Conduzione dell’esperimento

Far notare che il bicchiere acquista calore dall’ambiente o dalla fonte di calore in quanto si trova ad una temperatura inferiore ad esso

 

Far osservare l’andamento delle temperature nel tempo del bicchiere ed in particolare che, pur acquistando calore dall’esterno, esso mantiene la sua temperatura costante a 0 °C dal momento in cui inizia la fusione del ghiaccio fino a quando essa non ha termine

 

Invitare a confrontare il tempo necessario per la fusione completa del ghiaccio e il tempo necessario all'innalzamento della temperatura (anche di molti gradi) dell'acqua

 

Diagrammare le temperature misurate in un grafico

 

 

 

Risultati

Ecco la rappresentazione grafica qualitativa attesa dall’esperimento: 

 

 

Conclusioni

Calore e temperatura sono due grandezze fisiche in relazione tra loro, ma non sempre una somministrazione o una sottrazione di calore ad un corpo comporta una variazione della sua temperatura. Infatti durante un cambiamento di stato il calore che viene fornito o sottratto al corpo viene “consumato” dalla sostanza stessa per modificare i legami interatomici che portano alla modifica dello stato della materia. La quantità di calore (latente, cioè “nascosto”, poiché non implica una variazione di temperatura) necessaria per far avvenire il cambiamento di stato risulta di entità molto superiore rispetto alla quantità di calore (sensibile, cioè che porta ad un aumento della temperatura della sostanza) che è necessario fornire/sottrarre alla sostanza anche per produrre una notevole variazione della sua temperatura.
Quanto osservato per l’acqua è estendibile a tutti i tipi di sostanze, ivi compresi i normali refrigeranti utilizzati nell’industria del freddo, purché essi siano monocomponenti.
 

 

 

Applicazioni

In un impianto frigorifero il calore latente utilizzato per sbrinare l’evaporatore, quando è ricoperto di ghiaccio, non porta ad un aumento della temperatura al di sopra di 0 °C all’interno del vano refrigerato. Di conseguenza nemmeno i cibi conservati subiscono un aumento di temperatura che può essere dannoso per la loro corretta conservazione nel tempo.
 

 

In un impianto frigorifero l’evaporatore viene attraversato da un liquido refrigerante che, acquistando calore da un fluido (aria o acqua) posto al di fuori dell’evaporatore stesso, ne produce il raffreddamento mediante la sottrazione di una certa quantità di calore. Tale calore, producendo il cambiamento di stato del refrigerante, è di tipo latente.
 

 

Un corpo che sta subendo un repentino riscaldamento può essere raffreddato o comunque mantenuto a temperatura costante semplicemente avvolgendolo con uno straccio bagnato (il calore, infatti, viene “consumato” dal processo di evaporazione dell’acqua contenuta nello straccio).
        

 

La cottura della pastasciutta avviene a temperatura costante in quanto durante tale fase l’acqua è in ebollizione
 

 

 

 

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Esperimento laboratorio calore latente e sensibile

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Data creazione: 04/12/2001

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