DISPENSE DEL CORSO DI LABORATORIO DI CHIMICA – FISICA 1

6. Temperatura
PROPRIETÀ TERMICHE E TERMODINAMICHE
Due sistemi termodinamici che, posti in contatto termico fra loro, mantengono il loro stato
di equilibrio hanno per definizione la stessa temperatura.
L’esperienza mostra inoltre che se un corpo A ed un corpo B sono in equilibrio termico con
un terzo corpo C, allora essi sono anche in equilibrio termico fra di loro. Questo risultato
che è una legge empirica di natura, viene chiamato principio zero della termodinamica e
sta alla base della possibilità di definire una scala della temperatura usando il corpo C
come termometro.
È possibile definire una scala empirica di temperatura se scegliamo come “termometro”
una sostanza avente una qualche proprietà (che chiameremo proprietà termometrica) che
risulti funzione univoca della temperatura.
Tra le proprietà termometriche che si possono impiegare una delle più semplici è il
volume. Si devono tuttavia considerare alcune condizioni. In primo luogo il volume della
sostanza considerata deve variare in maniera monotona con la temperatura almeno in un
intervallo opportunamente ampio. Così, ad esempio, non si può impiegare l’acqua come
sostanza termometrica in quanto il suo volume specifico ha una minimo alla temperatura
di 3.98 °C. Inoltre è opportuno scegliere sostanze il cui volume vari il più linearmente
possibile con la temperatura. Fluidi che presentano questa caratteristica sono i gas la cui
espansione diviene effettivamente lineare al limite della densità nulla.
Per una determinata quantità di gas, le leggi di Charles e di Gay Lussac stabiliscono infatti
rispettivamente la proporzionalità con la temperatura del volume a P costante e della
pressione a V costante:
V = kT P n
P= kT V n
( , costanti)
( , costanti)
Dal confronto delle (6.1) segue che non solo il volume, ma anche la pressione di un gas (a
volume costante) può essere impiegata come un’opportuna proprietà termometrica. Sarà
conveniente fissare una temperatura di riferimento a cui si attribuisce un valore T° e a cui
corrisponde un valore P° (a V costante) o V° (a P costante). Nella forma più generale il
valore della temperatura del campione in esame sarà pertanto dato dalla relazione:
45
(6.1)