Calore

Questo esempio dell’intercambiabilità di calore e lavoro come agenti per aggiungere energia a un sistema può aiutare a dissipare alcune idee sbagliate sul calore. Ho trovato l’idea in un piccolo articolo di Mark Zemansky intitolato “The Use and Misuse of the Word ‘Heat’ in Physics Teaching”. Un’idea chiave da questo esempio è che se vi viene presentato un gas ad alta temperatura, non potete dire se ha raggiunto quell’alta temperatura per essere stato riscaldato, o per aver subito un lavoro, o per una combinazione delle due cose.

Per descrivere l’energia che ha un oggetto ad alta temperatura, non è un uso corretto della parola calore dire che l’oggetto “possiede calore” – è meglio dire che possiede energia interna come risultato del suo movimento molecolare. La parola calore è meglio riservata a descrivere il processo di trasferimento di energia da un oggetto ad alta temperatura ad uno a bassa temperatura. Sicuramente si può prendere un oggetto a bassa energia interna e portarlo a un’energia interna più alta riscaldandolo. Ma si può anche aumentare la sua energia interna facendo del lavoro su di esso, e poiché l’energia interna di un oggetto ad alta temperatura risiede nel movimento casuale delle molecole, non si può dire quale meccanismo sia stato usato per dargli quell’energia.

Nel mettere in guardia insegnanti e studenti sulle insidie dell’abuso della parola “calore”, Mark Zemansky consiglia di riflettere sul jingle:

Zemansky indica la Prima Legge della Termodinamica come una relazione chiarificatrice. La Prima Legge identifica sia il calore che il lavoro come metodi di trasferimento di energia che possono provocare un cambiamento nell’energia interna di un sistema. Dopo di che, né le parole lavoro o calore hanno alcuna utilità nel descrivere lo stato finale del sistema – possiamo parlare solo dell’energia interna del sistema.