Volume 1

445 12.6 Gli elementi di misura Principio zero della termodinamica L equilibrio termico si raggiunge quando i due corpi non scambiano più calore in quanto hanno raggiunto lo stesso stato termico. I due corpi debbono essere in contatto termico, non necessariamente in contatto diretto, e possono essere separati da materiale con conducibilità termica adeguata ad assicurare un rapido raggiungimento dell equilibrio termico. Inoltre i due corpi dovrebbero essere isolati termicamente dall ambiente circostante, sempre per rendere possibile il raggiungimento dell equilibrio termico tra di loro. L equilibrio termico è alla base del Principio zero della termodinamica, che postula Se un corpo A è in equilibrio termico con un corpo B e il corpo B è in equilibrio termico con un corpo C, anche il corpo A è in equilibrio termico con il corpo C (v. Fig. 12.23). A Fig. 12.23 Scala di misura della temperatura 12a CAPITOLO_421-496.indd 445 B C A B C Principio zero della termodinamica. A sinistra, il corpo A è posto in contatto termico con il corpo B fino al raggiungimento dell equilibrio termico; B è un termoscopio ed evidenzia lo stato termico raggiunto. A destra, il corpo B è posto in contatto termico con il corpo C, fino al raggiungimento dell equilibrio termico, ed evidenzia lo stesso stato termico precedente. Quindi i corpi A e C sono anche in equilibrio termico tra loro, cioè hanno la stessa temperatura. Il principio zero è alla base della definizione di temperatura come indice dello stato termico di un corpo. Se il corpo B di Fig. 12.23 è fatto in modo da evidenziare il suo stato termico (p.e. con la dilatazione) si ha un termoscopio che ci dirà che A e C hanno la stessa temperatura. Se si associa alla dilatazione di B anche una scala di misura, avremo un termometro. Le scale di misura della temperatura utilizzate comunemente sono la Fahrenheit, la Celsius e la Kelvin. Daniel Gabriel Fahrenheit, fisico tedesco, inventò il termometro a mercurio e la scala che porta il suo nome è quella che adottò nel 1724 per i termometri che produceva e che ebbero un grande successo. Anders Celsius, astronomo svedese, propose nel 1742 di suddividere in 100 parti l intervallo di temperatura tra il punto di congelamento e quello di ebollizione dell acqua a pressione atmosferica. William Thomson, poi Lord Kelvin, scienziato inglese che contribuì enormemente allo sviluppo della termodinamica, propose la scala della temperatura assoluta o termodinamica nel 1848. L esistenza di un limite inferiore invalicabile, lo zero assoluto, era già stata prevista estrapolando nelle trasformazioni dei gas, a pressione costante o a volume costante, l andamento della temperatura, rispettivamente, a volume nullo o a pressione nulla (v. Fig. 12.24). La temperatura assoluta fu poi dedotta, come si vedrà nei corsi successivi, dalle pro- 27/04/12 12.05

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