30/05/19 ASL Sapienza 0 0
Equilibrio termico
Margaux Khalil (École Estienne), Julien Bobroff, Frédéric Bouquet (Laboratoire de Physique des solides, Université Paris-Sud and CNRS) opentp.fr/it
Livello : Facile
1 giorno
Utilizzando sensori di temperatura si possono realizzare semplici esperienze di termologia, ad esempio lo studio dell' equilibrio termico tra due liquidi. Le esperienze sono proposte per una classe seconda del liceo scientifico.
La Fisica
Due liquidi a temperatura diversa vengono messi in contatto termico.
Si studia l’ andamento delle temperature dei due liquidi fino al raggiungimento della temperatura di equilibrio:
T=(m1xc1xT1+m2xc2xT2)/(m1xc1+m2xc2)
-
arduino
-
cavi
-
mollette
-
contenitori
-
sensore di temperatura tmp36
-
basetta collegamenti
Materiali
Step 1
Metti l’acqua in un recipiente conduttore (es. una lattina da bibite) ed acqua fredda in un recipiente grande abbastanza da contenere anche il primo.
Metti un sensore di temperatura in ognuno dei due recipienti. Proteggi i sensori dal contatto con l’acqua utilizzando un palloncino di gomma e sigillalo.
Step 2
Collega i sensori alla scheda Arduino, programmato in modo da fornire in output i valori misurati.
Immergi il contenitore con l’acqua calda in quello con l’acqua fredda, facendo attenzione a mescolare l’ acqua in modo da rendere uniforme la temperatura durante l’ acquisizione dei dati.
Come varia la temperatura dell’ acqua calda nel tempo?
E quella dell’ acqua fredda?
Step 3
Fai un grafico delle due temperature in funzione del tempo.
Puoi fare il grafico usando i dati copiati in un foglio elettronico oppure usando il SerialPlotter della IDE di Arduino.
Da cosa dipendono le caratteristiche della curva ottenuta?
Cosa succede cambiando i liquidi, o le masse, o…?
L’ uso di Arduino e dei sensori di temperature rende di facile esecuzione.
Sono possibili numerose varianti del set sperimentale, in modo da indagare le caratteristiche delle curve di temperatura, variando le masse dei liquidi, rendendo più lento lo scambio termico con un maggiore isolamento, etc.
A seconda dell’ età e delle capacità dei ragazzi si può procedere ad uno studio più quantitativo.
Commenti