TEMPERATURA E SENSAZIONE CORPOREA 1) PREMESSA L

TEMPERATURA E SENSAZIONE CORPOREA
1) PREMESSA
Immaginiamo di entrare in una stanza e di toccare con la mano diversi oggetti. E' esperienza
comune che alcuni di essi diano l'impressione di essere più freddi di altri.
Si usa dire “freddo come l'acciaio” come se la lama di un coltello fosse più fredda di ciò che la
circonda. I fornai preferiscono lavorare la pasta su una lastra di marmo perché “è più fredda” di
un tavolo di plastica o di un'asse di legno. Si preferisce camminare a piedi nudi sul tappeto perché il pavimento “è più freddo”.
Vi sono sostanze che al tatto APPAIONO veramente più fredde di altre.
In realtà non è così
L'acciaio, il marmo, le piastrelle non sono più freddi dei materiali che si trovano
nella medesima stanza. Danno solo l'impressione di esserlo
2) EQUILIBRIO TERMICO
La Teoria Cinetica Molecolare interpreta il calore come energia cinetica complessiva delle particelle (atomi o molecole) che compongono un corpo e la temperatura come misura dell'energia cinetica media della particelle.
Tutti gli oggetti che sono rimasti nello stesso locale per un ragionevole intervallo
di tempo si troveranno alla stessa temperatura
La temperatura si livella automaticamente in quanto le molecole veloci (“calde”) trasmettono
per contatto ed urto la loro energia a quelle lente (“fredde”), fino a quando tutte le molecole
avranno la energia cinetica media (cioè temperatura). Un bicchiere di acqua fredda e una tazza di
caffè bollente, portati in una stanza dove la temperatura dell'aria sia per esempio 20 °C , dopo
qualche ora avranno entrambi la temperatura di 20°C, comune all'aria della stanza e a tutti gli
oggetti che si trovano a contatto con essa.
Il calore quindi si propaga verso la temperatura più bassa.
La temperatura della pelle umana è poco sotto i 37° C, mentre tutto ciò che si trova in una
stanza è mediamente tra i 18°C e i 28°C, ad eccezione di un termosifone acceso (tra i 45°C e i
65°C). Pertanto quando si tocca un oggetto il calore scorre sempre dalla pelle verso l'oggetto stesso e questo SEMBRA fresco o freddo (a seconda della differenza di temperatura).
Questo succede perché il cervello umano interpreta, o meglio “traduce”, come sensazione di fresco (o freddo) non tanto la temperatura propria dell'oggetto quanto
la rapidità con cui il calore fluisce dalla pelle verso l'oggetto stesso
Quanto maggiore è la differenza di temperatura, tanto maggiore è la velocità con cui la pelle
riscalda l'oggetto e tanto maggiore risulta la sensazione di fresco. Tutti gli oggetti non riscaldati
che si trovano da qualche ora nella stanza a contatto con la pelle ci danno una lieve sensazione di
fresco (corrispondente ai circa 10 - 20 °C di differenza), mentre la stessa sensazione non si prova
toccando, per esempio, la mano di un'altra persona (se la si sente fresca, però, significa che la propria temperatura corporea è maggiore .... cioè febbre).
3) MATERIALI DIVERSI....
Perché toccando legno, acciaio, marmo... alla stessa temperatura questi ci danno sensazioni
diverse ? Semplicemente perché è diversa la loro CONDUTTIVITA' TERMICA, cioè la loro capacità di asportare il calore dalla nostra pelle (o meglio di acquisire da essa l'energia cinetica molecolare).
Tutti gli oggetti hanno la stessa temperatura, ovvero la stessa energia cinetica media delle particelle, che è leggermente inferiore a quella della nostra pelle. Ma alcuni sono BUONI CONDUTTORI di calore, e danno maggiore sensazione di fresco, altri sono PESSIMI CONDUTTORI di
calore. Questi sono chiamati “isolanti termici”.
La piastrella di ceramica, per esempio, è un conduttore migliore del tappetino da bagno. Pertanto essa sottrae il calore ai piedi circa otto volte più velocemente che il tappeto. Quindi sembra
fredda.
L'efficienza con cui un materiale conduce il calore dipende
dalla sua struttura molecolare
Le sostanze composte da molecole grosse, lente e con una struttura rigida non saranno in grado di acquistare energia cinetica, cioè calore, molto facilmente e velocemente. E' il caso di sostanze come il cotone e i tessuti in genere, il legno, la gomma, le plastiche.
I peggiori conduttori di calore, e quindi i migliori isolanti termici, sono i gas. Infatti hanno le
molecole così distanti che a fatica ne trovano altre con cui scontrarsi. Praticamente ogni sostanza
conduce il calore meglio dell'aria. Ecco perché tutto ciò che si tocca da una certa impressione di
fresco: lo confrontiamo con l'aria che ci avvolge, a cui siamo abituati. L'aria è un isolante quasi
perfetto.
Dall'altra parte i migliori conduttori sono i metalli. Sono costituiti da un reticolo (“cristallo”)
di ioni positivi e di elettroni liberi, capaci di passare da un atomo all'altro e di trasportare l'energia cinetica. Oltre che buoni conduttori di calore sono, per lo stesso motivo, ottimi conduttori
elettrici.
Ponendo convenzionalmente uguale ad UNO la conduttività dell'aria, ecco le conduttività di
alcuni materiali comuni: più si scende nella tabella, più il materiale risulterà “freddo” a parità di
temperatura.
Aria :
Gomma:
Legno:
Acqua:
Vetro:
Ceramica:
Marmo:
Granito:
Acciaio inox:
Acciaio comune:
Alluminio:
Rame:
Argento:
1
6
6
24
30 - 40
40
70 - 120
130
600
3300
9500
16000
17000