La conduzione termica

La propagazione del calore nei solidi ha luogo per conduzione. La velocità con la quale il calore si propaga varia da sostanza a sostanza. Nei metalli è elevata, mentre in altre sostanze come, ad esempio, il vetro, la plastica, ecc., è molto più piccola. Per questo motivi i primi sono definiti buoni conduttori del calore.
In questa scheda viene studiato il fenomeno della propagazione del calore in barre di diverso materiale.

[materiale occorrente] [predisposizione e acquisizione] [domande]

Materiale occorrente

kit sulla conducibilità termica
3 sensori di temperatura
calcolatrice grafica TI-89
interfaccia CBL2

 

Predisposizione e acquisizione

1

Introduci le tre barre (alluminio, ottone e PVC), nei tre fori di cui è provvisto il tappo del bicchiere. Infila poi i sensori di temperatura nei tre fori delle barre.

2

Avvia il programma PHYSICS e,

  • nel MENU PRINCIPALE, premi il tasto 1: PREDISP. SONDE.
  • Nella successiva schermata NUMERO DI SONDE,
  • premi il tasto 3: TRE, in quanto dovrai utilizzare tre sensori di temperatura.

Nel successivo menu SCELTA SONDE, dovrai opzionare per tre volte la sonda 6: TEMPERATURA, connettendo, come richiesto, il sensore collegato alla barra di alluminio con la porta analogica CH 1 dell’interfaccia, il sensore collegato alla barra di ottone con la porta CH 2 e quello collegato alla barra di PVC con la porta CH 3.

Dal MENU PRINCIPALE riapparso sullo schermo, scegli l’opzione ACQUISIZIONE e qui premi il tasto 1: MONITORAGGIO. Attendi fino a quando la temperatura è la stessa per tutti e tre i sensori.

 
3

Uscito dal monitoraggio, imposta i parametri dell’esperimento nel seguente modo,

  • intervallo tra campionamenti: 1,5s
  • campionamenti: 400.

Alla domanda QUANDO TRACCIO? rispondi premendo il tasto 2: DURANTE ACQUISIZIONE e disponi per le seguenti opzioni: Ymin = 15 °C ; Ymax = 30 °C e Yscl = 1.


4

Metti nel bicchiere un quantitativo di acqua calda (50 – 60 °C), tale da bagnare la parte finale delle tre barre per circa 1 cm (indicativamente 380 cc ). A questo punto avvia l’acquisizione dei dati premendo il tasto ENTER e, dopo qualche secondo, introduci le tre barre nel bicchiere, come mostrato in figura. Otterrai tre grafici come quelli mostrati in figura:

Linea sottile: bara di alluminio
Linea marcata: barra di ottone
Linea grossa: barra di PVC

 

 

Domande

  1. Quale dei tre materiali è il miglior conduttore di calore?
  2. E’ corretto affermare che il PVC è un isolante termico?
  3. Perché i manici delle pentole sono rivestiti con un materiale plastico?
  4. Perché toccando un corpo metallico a temperatura ambiente si ha una sensazione di freddo, e tale sensazione non si ha invece toccando un materiale plastico?