Christopher Kent Mineman - Didattica in rete

CAPACITÀ TERMICA

Fino a quest'epoca si era ritenuto che man mano che veniva introdotto più calore in una sostanza, la sua temperatura si elevava uniformemente, e che date quantità di diversi materiali salivano tutte di temperatura con la stessa velocità. Perché no? li calore era considerato un fluido estremamente sottile, e sembrava logico supporre che pervadesse allo stesso modo tutte le sostanze, così che tutti i dati pesi delle sostanze presentavano la stessa capacità di contenimento del calore.

Nel 1760, tuttavia, Black (vedi 1754) dimostrò che quest'idea, per quanto potesse sembrare sensata, era decisamente erronea. Quando riscaldò mercurio e acqua a parità di peso sulla stessa fiamma, la temperatura del mercurio salè con rapidità due volte maggiore rispetto a quella dell'acqua. Per Black questo stava a indicare che la capacità termica del mercurio era minore della capacità termica dell'acqua, così che il mercurio veniva pervaso più rapidamente di calore.

Ne conseguiva che se venivano mescolate uguali quantità di mercurio e acqua, in cui il mercurio si trovava alla temperatura più elevata, la temperatura finale non si sarebbe trovata precisamente a un livello intermedio tra le due, ma si sarebbe trovata al di sotto dei punto medio, perché la quantità di calore presente nel mercurio e trasferita nell'acqua, non avrebbe pervaso l'acqua tanto quanto aveva pervaso il mercurio.

Questo rappresentò l'inizio dello studio scientifico del calore, considerato separatamente dalla temperatura.

Quando un operaio leviga l'interno di una bombarda scalda contemporaneamente sia l'interno della bombarda sia la carta vetrata utilizzata per levigare l'ogiva.

E' impossibile in questo caso affermare che il fluido scaturendo dal nulla possa scaldare contemporaneamente i due corpi.

Analizzando l'operazione effettuata, ci si rende immediatamente conto che l'operaio ha compiuto un lavoro L= F x S (ossia ha trasferito energia sia alla carta vetrata che alla bombarda).

1843 EQUIVALENTE MECCANICO DEL CALORE

A quest'epoca alcune leggi di conservazione erano già state accettate. Si sospettava che venisse conservata anche l'energia. Dopo tutto il moto era una forma d'energia comune, e secondo Newton un corpo in movimento avrebbe continuato a muoversi per sempre se non fosse stato interessato da una forza esterna. L'energia non scompariva. Nella vita reale, tuttavia, un corpo in moto smette di muoversi dopo un po', a causa della resistenza dell'aria, o a causa dell'attrito con il terreno. Che cosa succede allora alla sua energia? Forse viene trasformata in calore. In tal caso, tuttavia, una data quantità di energia meccanica dovrebbe venir trasformata in una quantitè fissa di calore. Altrimenti non si ha la conservazione dell'energia.

Un fisico britannico, James Prescott Joule (1818-1889), decise di controllare questo fatto tramite la sperimentazione. Consumò energia in una quantità di modi e misurò la quantità di calore prodotta. Tutti i suoi esperimenti dimostrarono che una quantitè fissa di lavoro finiva in una quantità fissa di calore. Nel 1843 pubblicò i risultati: 4,18 joule corrispondono a 1 caloria. . Questo è chiamato l'equivalente meccanico del calore.