Esercizi: Temperatura e calore

La vasca da bagno di Carla è piena di acqua a $38\ ^\circ\text{C}$ e sul tavolo della cucina c'è una tazza di caffè a $70\ ^\circ\text{C}$. La scena è mostrata nella figura.

1. a) Che cosa ha una temperatura maggiore, l'acqua della vasca o il caffè?
2. b) Quale dei due contiene più energia termica?
3. c) Spiega con parole tue la differenza tra temperatura e calore.

L'app del meteo sul cellulare di Izan dice che adesso fuori ci sono $14\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Quale grandezza misura un termometro?
2. b) In quale unità si misura la temperatura in Italia?

Ieri a mezzogiorno il termometro della scuola segnava $9\ ^\circ\text{C}$ e oggi alla stessa ora segna $17\ ^\circ\text{C}$. Di quanti gradi è salita la temperatura?

Anna mette un cucchiaio freddo nel suo piatto di minestra molto calda. Osserva la figura.

1. a) Quale corpo cede calore e quale lo riceve?
2. b) Che cosa succede alle temperature della minestra e del cucchiaio dopo un po'?

Per fare il bagnetto al fratellino, Alberto mescola un pentolino di acqua fredda con un altro di acqua calda. La miscela risulta più calda dell'acqua calda, più fredda dell'acqua fredda o a una temperatura intermedia? Spiegalo.

L'infermiera della scuola misura la temperatura a Marco e il termometro segna $37,8\ ^\circ\text{C}$. Si considera febbre a partire da $38\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Marco ha la febbre?
2. b) Quanti decimi mancano per arrivare a $38\ ^\circ\text{C}$?

Nadia mette un cubetto di ghiaccio in un bicchiere di bibita a temperatura ambiente. Osserva la figura.

1. a) Quale corpo cede calore e quale lo acquista?
2. b) Da che cosa si nota questo scambio di calore?

Di' se la frase è vera o falsa e correggi l'idea: «Calore e temperatura sono due nomi della stessa cosa».

In cucina mescoli mezzo litro di acqua a $20\ ^\circ\text{C}$ con un altro mezzo litro di acqua a $60\ ^\circ\text{C}$. Poiché c'è la stessa quantità di ciascuna, la temperatura finale si trova esattamente a metà. Lo schema riassume la miscela.

1. a) Calcola la temperatura finale della miscela.
2. b) Spiega perché non è né a $20\ ^\circ\text{C}$ né a $60\ ^\circ\text{C}$.

Lunedì il termometro del cortile segnava $4\ ^\circ\text{C}$ di prima mattina e $13\ ^\circ\text{C}$ a mezzogiorno.

1. a) Di quanti gradi è salita la temperatura durante la mattina?
2. b) Se di notte è scesa di $10\ ^\circ\text{C}$ rispetto a mezzogiorno, quale temperatura segnava allora il termometro?

Marta ha preparato due pentole di brodo: una piccola con $1\ \text{L}$ e una grande con $8\ \text{L}$, entrambe a $90\ ^\circ\text{C}$. Le toglie dal fuoco nello stesso momento. Osserva la figura.

1. a) Quale delle due si raffredderà prima?
2. b) Quale delle due conteneva più energia termica?
3. c) Motiva le tue risposte distinguendo il concetto di temperatura da quello di quantità di energia.

L'acqua calda del rubinetto di casa di Omar esce a $50\ ^\circ\text{C}$, troppo calda per fare la doccia: lui la preferisce a $38\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Di quanti gradi vuole abbassare la temperatura dell'acqua?
2. b) Per ottenerlo, che cosa deve aprire di più, l'acqua fredda o quella calda?
3. c) Che cosa succede al calore quando le due acque si mescolano?

La ricetta della torta di Vera dice di preriscaldare il forno a $180\ ^\circ\text{C}$. Quando il forno è già a quella temperatura, Vera inserisce la teglia con l'impasto, che era freddo.

1. a) All'inizio, chi cede calore a chi dentro il forno?
2. b) Verso quale temperatura tende la teglia?
3. c) Può la teglia arrivare a essere più calda del forno? Giustificalo.

In un centro sportivo la sauna è a $80\ ^\circ\text{C}$ e lo spogliatoio a $24\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Quanti gradi di differenza ci sono tra i due?
2. b) Quando esci dalla sauna e vai nello spogliatoio, chi cede calore, tu o l'aria dello spogliatoio? Spiegalo.

Nel camino resta una brace a $700\ ^\circ\text{C}$ e sulla parete c'è un termosifone a $60\ ^\circ\text{C}$. Eppure il termosifone riscalda tutta la stanza e la brace riscalda appena ciò che ha intorno.

1. a) Quale dei due è a temperatura maggiore?
2. b) Spiega perché il termosifone riscalda di più, tenendo conto delle sue dimensioni.

Un pomeriggio d'estate l'acqua della piscina è a $24\ ^\circ\text{C}$ e l'aria a $31\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Chi cede calore a chi, l'aria all'acqua o l'acqua all'aria?
2. b) Quale dei due cambierà temperatura più lentamente? Perché?
3. c) Se quella situazione durasse moltissimo tempo, fino a che temperatura potrebbe arrivare a scaldarsi l'acqua, al massimo?

Giulia prepara dell'acqua tiepida mescolando due bicchieri di acqua fredda a $10\ ^\circ\text{C}$ con un bicchiere di acqua calda a $70\ ^\circ\text{C}$. Lo schema riassume la miscela.

1. a) Senza calcolare, la temperatura finale sarà più vicina a $10\ ^\circ\text{C}$ o a $70\ ^\circ\text{C}$? Perché?
2. b) Quando le quantità non sono uguali, la temperatura finale è una media che tiene conto di quanta acqua c'è di ciascun tipo. Verificalo: somma $2 \cdot 10 + 70$ e dividi il risultato per $3$.
3. c) Che cosa stiamo supponendo riguardo al calore che si disperde nel bicchiere o nell'aria?

Youssef lascia una tazza di latte a $80\ ^\circ\text{C}$ sul tavolo della cucina, che è a $22\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Descrivi come cambia la temperatura del latte nel tempo: scende con la stessa rapidità all'inizio e quando è già tiepido?
2. b) Se aspetta molto tempo, a che temperatura arriverà il latte?
3. c) Potrebbe il latte restare a $15\ ^\circ\text{C}$ in quella cucina? Giustificalo con l'idea di equilibrio termico.

Il termometro digitale di casa di Rayan impiega mezzo minuto a emettere il segnale acustico quando gli misurano la temperatura sotto l'ascella.

1. a) Spiega, con l'idea di equilibrio termico, perché non segna la temperatura all'istante: che cosa deve accadere tra l'ascella e il termometro?
2. b) Perché conviene che il termometro sia piccolo?
3. c) Che cosa succederebbe alla misura se lo togliessi prima del segnale acustico?

In un documentario compare un iceberg gigante a $0\ ^\circ\text{C}$ e, a casa, una tazza di tè fumante a $90\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Quale dei due ha temperatura maggiore?
2. b) Quale contiene più energia termica?
3. c) Che cosa bisogna conoscere, oltre alla temperatura, per confrontare le energie di due corpi? Usa questo esempio per spiegare la differenza tra calore e temperatura.

Emma prende dal frigorifero una lattina di bibita, a $4\ ^\circ\text{C}$, e la lascia in giardino in una giornata d'estate in cui l'aria è a $32\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Che cosa succede alla temperatura della lattina nel tempo?
2. b) A che temperatura finirà, più o meno?
3. c) Suo cugino dice che, se la lascia molte ore, arriverà a $50\ ^\circ\text{C}$ «perché fa molto caldo». Ha ragione? Giustificalo.

Lo scaldasalviette elettrico del bagno è a $50\ ^\circ\text{C}$ e riscalda tutto il bagno; la fiamma di un fiammifero è a circa $400\ ^\circ\text{C}$ e non riscalda quasi nulla.

1. a) Quale dei due ha temperatura maggiore?
2. b) Quale cede più energia all'ambiente circostante?
3. c) Quali due cose bisogna considerare per sapere quanto calore può dare un corpo?

Il frigorifero non «crea freddo»: toglie il calore dal suo interno e lo rilascia all'esterno attraverso la griglia posteriore. Osserva lo schema.

1. a) Se tocchi la griglia posteriore del frigorifero in funzione, è fredda o calda?
2. b) Da dove proviene quel calore?
3. c) Potresti raffreddare la cucina lasciando aperta la porta del frigorifero? Motiva la risposta pensando da dove viene e dove va il calore.

Il termometro della scuola segna $35\ ^\circ\text{C}$ se lo mettiamo al sole e $30\ ^\circ\text{C}$ se lo mettiamo all'ombra, alla stessa ora.

1. a) Quale delle due misure indica meglio la temperatura dell'aria?
2. b) Perché il termometro al sole segna di più? Pensa a che cosa riceve il termometro oltre al calore dell'aria.
3. c) Perché secondo te le previsioni del tempo danno sempre la temperatura «all'ombra»?