Accelerare un corpo comporta surriscaldamento?

[milzar]

Ma qui non esiste un moderator moderatoris?

Inconcepibile la mancanza di rispetto con cui Mathbells svolge ed intende, travisandolo del tutto, il ruolo di moderatore di un libero forum di discussione come questo.

[mathbells]

@maximpertinente
Non vedo come il tuo ultimo post possa delegittimare il mio. Mi pare che confermi, invece, le mie perplessità, e cioè che tu neghi che la conduzione sia basata sugli urti e che la stessa avvenga ponendo a contatto due corpi a temperatura diversa. La prova è nella risposta di tmox.

@milzar
Libero forum di discussione non significa libertà di dire cose sbagliate con la pretesa di non essere ripresi. Se non te ne fossi accorto, questo è un forum di fisica, non di moda.

@entrambi
I miei interventi non sono mai rivolti alla persona, non avrebbe senso. Sono rivolti ai post, nel merito del loro contenuto. A volte sono sbrigativo, ma è una questione di tempo, e me ne scuso.

[milzar]

Se vuoi "riprendere" qualcuno fallo pure, se ritieni di avere la competenza per poterlo fare, ma quando "riprendi" un fisico per professione, poi con quei modi indecenti di prima, puoi rischiare non solo di fare una figuraccia tu, ma soprattutto di far perdere di credibilità al forum che tu hai l'onere di moderare.

[maximpertinente]

La risposta definitiva alla domanda: Accelerare un corpo comporta variazioni di temperatura dello stesso? è NO.
Si esclude l'eventuale surriscaldamento generato da trasformazioni termodinamiche del sistema propulsivo. E inoltre, per essere esaustivi, si consideri che accelerazioni non uniformi comportano aumenti o diminuzioni di pressione nel punto di applicazione della forza impulsiva.

Allora perchè il corpo più freddo (che riceve calore) non dovrebbe mettersi in moto in quanto urtato dalle molecole vibranti dell'altro?

L'incomprensione potrebbe derivare dal fatto che si pensa alle dinamiche di scala atomica e molecolare ragionando con postulati derivati da prospettive macroscopiche.

Solo nelle prime divulgazioni scientifiche si pensava seriamente avvenissero veri e propri urti fra particelle. A partire dalla teoria ondulatoria di Maxwell la visione è cambiata radicalmente, anche se sui testi elementari, per analogia ancor oggi si parla in termini di urti.

Si tratta di rapidissime oscillazioni nell'ordine del milionesimo di mm, e nell'interazione elettrostatica concorrono forza repulsiva tra elettroni ma anche forza attrattiva tra elettroni e nuclei di altri atomi (la costante G) che prevale solo oltre determinate distanze dagli orbitali, in cui la tensione di campo risulta ancora repulsiva.
Ne deriva che il corpo macroscopico staziona nel punto di equilibrio tra i potenziali, che sono situati a distanze minime tali che ai nostri occhi risultano a contatto.

Ma a mio parere, la questione davvero interessante è che tali agitazioni molecolari non sono causali del calore del corpo, ma piuttosto la conseguenza di reazioni dei continui assorbimenti di energia tramite onde scambiate con atomi adiacenti, per cui di particolare intensità.
Del resto, uno stato vibrazionale del modo persevera solo per pochi istanti, ed in assenza di perturbazioni elettromagnetiche le agitazioni si dissipano in tempi brevi (mathbell?).

Infatti, forse non tutti sanno che uno dei metodi più rapidi per estrarre calore da un corpo è quello di fargli espellere energia tramite emissione EM tenendolo sotto vuoto spinto e isolato il più possibile da irraggiamenti, ricreando condizioni tali per cui l'emissione risulti maggiore dell'assorbimento.
A tal proposito si possono realizzare camere di decompressione criogeniche in cui è possibile far raggiungere temperature vicine a 0K in pochi minuti, tramite questo metodo.

@milzar, non riesco a capire se abbiamo già parlato su qualche altro forum o se ci siamo conosciuti personalmente.

[milzar]

Non ci vuole molto a capire che sei del mestiere. Di persona certamente non ci conosciamo. Mi sembrava che fossimo già entrati in contatto su un altro forum con nick diversi, ma non ne sono pienamente sicuro.

[mathbells]

Se vuoi "riprendere" qualcuno fallo pure, se ritieni di avere la competenza per poterlo fare, ma quando "riprendi" un fisico per professione, poi con quei modi indecenti di prima, puoi rischiare non solo di fare una figuraccia tu, ma soprattutto di far perdere di credibilità al forum che tu hai l'onere di moderare.

Premesso che io non faccio certo l'idraulico e che il principio d'autorità, la lesa maestà e il "lei non sa chi sono io" li lasciamo volentieri fuori dalla porta, io posso e devo valutare i post nel merito, visto che (per fortuna) non si usa premettere il proprio CV ai post che uno scrive. Maximpertinente sarà sicuramente un bravo fisico ma allora, siccome io ho capito male, tmox ha capito male e, quando tmox ha scritto il fraintendimento nero su bianco, maximpertinente non gli ha fatto notare l'equivoco, allora egli dovrebbe quantomeno curare di più la propria chiarezza espositiva e la capacità di sintesi, visto che lo scopo del forum è chiarire e non confondere.

@maximpertinente
caro maximpertinente, sono contento di non dover più parlare per interposta persona. Certo che devi avere uno strano concetto di "spiegazione" e di "chiarezza". Sul cosa poi vorrai mai insinuare con quel richiamo al mio nick...voglio davvero sorvolare.

Veniamo al sodo. Ancora insisti a discettare sul significato del termine urto (che gli urti a livello microscopico non esistono nel senso delle palle da biliardo lo diamo per buono ok? che non esiste una bella superficie lucida e solida che delimita un elettrone o un protone lo diamo per assodato ok? che quindi parliamo di interazioni elettromagnetiche lo diamo per assodato ok?) ma non è questo il punto. Possiamo parlare di urti o di interazione elettromagnetica, non importa, quello che conta è che esiste una interazione (chiamiamola come ci piace di più...) tramite la quale i due corpi macroscopici a contatto si scambiano energia e quantità di moto. Ora la domanda di tmox che, ripeto, mi pare sia ancora senza risposta, è: perché lo scambio di energia e quantità di moto che avviene tra i due corpi macroscopici a temperature diverse è tale per cui i due corpi mantengono la loro posizione iniziale? ed in particolare quello a temperatura minore non acquista una quantità di moto totale diversa da zero e quindi acquisisce un moto macroscopico in una qualche direzione? Ecco, io credo che a questa domanda si possa ancora rispondere usando il semplice modello di urto meccanico e non scomodando il modello elettromagnetico (che è certamente più corretto, questo non lo nego.) Sia chiaro, non dico di conoscere questa risposta, dico solo che immagino esista una tale risposta.

Questa qui:

Si tratta di rapidissime oscillazioni nell'ordine del milionesimo di mm, e nell'interazione elettrostatica concorrono forza repulsiva tra elettroni ma anche forza attrattiva tra elettroni e nuclei di altri atomi (la costante G) che prevale solo oltre determinate distanze dagli orbitali, in cui la tensione di campo risulta ancora repulsiva.
Ne deriva che il corpo macroscopico staziona nel punto di equilibrio tra i potenziali, che sono situati a distanze minime tali che ai nostri occhi risultano a contatto.

pur essendo una affermazione corretta (a parte la questione della costante G.....intendi la costante gravitazionale? spero di no, ma forse ho capito male io) non risponde alla questione posta da tmox, ma fornisce solamente una interpretazione del concetto di "contatto" in termini elettromgnetici e non meccanici.

Spero di essere stato chiaro, e soprattutto spero tu abbia capito che la durezza del mio intervento era dovuta al fatto che a volte ho l'impressione che chi risponde ad una domanda sia più preoccupato di fare sfoggio di sapienza (con tutti i rischi del caso....) piuttosto che dare una risposta mirata e semplice.
Senza rancore.

[Faussone]

Relativamente a questa discussione mi viene da osservare che domande e dubbi di questo tipo spesso vengono da persone curiose che hanno iniziato da relativamente poco lo studio serio della fisica.
Intendiamoci questa non è una critica, tutt'altro. Il fatto è che alle domande di questo tipo è difficile dare una risposta coincisa ed esaustiva e si tende a volte a sparare alla classica mosca con un cannone quantistico , generando spesso una grande confusione.
Capisco bene in quest'ottica l'intervento di mathbells alla risposta di maximpertinente e lo condivido in pieno nella sostanza.

Secondo me andando avanti con lo studio tmox risolverà da solo questo tipo di dubbi.

Per quanto mi riguarda per questo dubbio dovrebbe essere sufficiente restare nella fisica classica senza scendere troppo ai dettagli del microscopico dove le cose a rigore si complicano di molto (per inciso io non sono in grado di arrivare a quel livello), ma non si aggiunge secondo me niente di utile alla soluzione del dubbio.
Comunque, ripeto, secondo me sarà solo tmox che potrà convincersi da solo più avanti.

Supponiamo di avere 10 sfere in fila, connesse da molle. In pratica sto schematizzando un corpo solido microscopicamente, consideriamo soltanto l'asse x. Supponiamo di sottoporre il sistema ad una Forza F che spinga la prima sfera a spostarsi lungo l'asse x. Tale sfera sollecitata, connessa con una molla alla seguente, porrà l'intero sistema in moto. Le sfere NON si sposteranno in modo ordinato, ma sarano in oscillazione reciproca proprio perchè connesse da "molle". Alcune sfere saranno più veloci, altre più lente, a tratti alternati. In altre parole, il moto macroscopico del centro di massa vede una velocità V, che è il risultato MACROSCOPICO delle oscillazioni delle molecole, e della loro velocità media.

Supponiamo che all'inizio le sfere fossero già in oscillazione per agitazione termica, quando il centro di massa risultava fermo. A seguito dell'inizio del moto, tali oscillazioni saranno diverse da quelle che si avevano per agitazione termica all'inizio, in quanto sono state alterate dall'azione della forza.


Questo è quello che intuisco, magari sbagliando.

Certo tutto giusto: le oscillazioni saranno diverse dall'inizio.
Tieni conto però che in uno schema del genere le varie oscillazioni attorno all'equilibrio sono abbastanza complesse anche in questo esempio con 10 sfere, avendo migliaia di sferette interconnesse da molle in uno spazio 3D, discorso leggermente più simile al comportamento di un solido, le oscillazioni attorno all'equilibrio avrebbero un comportamento quasi caotico. Quindi è difficile capire come, dopo che il corpo è messo in moto, le oscillazioni attorno all'equilibrio siano diverse dall'inizio.

Quello che secondo me è abbastanza intuitivo, e spero aiuti a far luce, è che la temperatura del solido è in qualche modo dovuta alla energia cinetica media relativa a questo moto di agitazione molecolare e atomica attorno all'equilibrio e quella, se il corpo è semplicemente accelerato macroscopicamente in una certa direzione, non varia. In pratica la temperatura è legata alla quota disordinata di energia (dovuta alla oscillazioni attorno all'equilibrio) e quella non è affetta da una accelerazione ascrivibile ad un forza esterna "ordinata".
Insomma i moti saranno diversi ma la quota di energia cinetica dovuta alle oscillazioni alla fine rimane la stessa.

Non è una risposta ultra-rigorosa, ma secondo me è il modo più semplice di schematizzare le cose.
Questo è tutto quello che posso dire io.

Posti due corpi a contatto, uno più caldo dell'altro, il calore si trasmetterà per conduzione dal corpo più caldo al corpo più freddo. Per conduzione termica il calore si trasferisce per urto fra le molecole oscillanti. Allora perchè il corpo più freddo (che riceve calore) non dovrebbe mettersi in moto in quanto urtato dalle molecole vibranti dell'altro? Anche questo aspetto dell'energia cinetica scambiata fra le molecole (ma non dai corpi macroscopicamente) risulta dissonante; infatti un corpo vede aumentre l' energia cinetica del CM quando sollecitato da una forza esterna, e lo stesso vale per lo scambio di calore (aumento dell'energia termica per urti). Manca una distinzione NETTA tra i due fenomeni. Quand'è che una forza mi accelera un corpo, e quando invece ne aumenta solo la temperatura?

Le molecole vibranti hanno un moto disordinato e quindi trasmettaranno solo quel moto disordinato all'altro corpo risultando in un aumento di temperatura dell'altro corpo (e in una diminuzione di temperatura del primo corpo).

E' in pratica lo stesso motivo per cui non è possibile trasformare completamente del calore in lavoro (il famigerato secondo principio della termodinamica).

[maximpertinente]

Dal mio punto di vista, la risposta più efficace alla domanda:

perchè il corpo più freddo (che riceve calore) non dovrebbe mettersi in moto in quanto urtato dalle molecole vibranti dell'altro?

è quella che evidenzia che sebbene vi siano delle "spinte" repulsive tra molecole ravvicinate, oltre una data distanza prevale la forza di attrazione, e pertanto il corpo non può più procedere indisturbato con il movimento acquisito dall'accelerazione in repulsione, perchè si ferma in un punto di equilibrio.
Non so se vi sia un modo più semplice, senza cominciare a menzionare tensori e potenziali.

L'immagine delle sferette con le molle è fuorviante per il semplice motivo che se ponessimo una sferetta a contatto di una linea di sfere oscillanti collegate tramite molle, questa prima sferetta schizzerebbe via dopo la spinta data dalla prima oscillazione. Questo perchè si tende a dimenticare che nel micro la sferetta posta a contatto si aggancia anch'essa alle altre tramite una metaforica molla.

Quello che secondo me è abbastanza intuitivo, e spero aiuti a far luce, è che la temperatura del solido è in qualche modo dovuta alla energia cinetica media relativa a questo moto di agitazione molecolare e atomica attorno all'equilibrio e quella, se il corpo è semplicemente accelerato macroscopicamente in una certa direzione, non varia. In pratica la temperatura è legata alla quota disordinata di energia (dovuta alla oscillazioni attorno all'equilibrio)

E' questo il punto. La temperatura è definibile tramite una termografia dello spettro EM del corpo, che concerne emissioni elettromagnetiche.
1) I moti oscillatori tra sistemi atomici o superiori producono emissioni EM?
2) Queste vibrazioni relative tra atomi e molecole possono essere considerate una forma di conservazione dell'energia, ovvero la relativa cinetica rappresenta una forma di stoccaggio del calore?

I modi normali di vibrazione delle molecole degradano in pochi istanti, si pensi ad esempio ad un colpo di campana, che è un oggetto realizzato appositamente per mantenere un lungo sustain di vibrazione (e anche senza attriti dell'aria la durata sarebbe poco più lunga).
Contrariamente, i periodi di mantenimento delle agitazioni molecolari di un corpo riscaldato e coibentato sono molto lunghi.(Mathbell, prima intendevo evidenziare questo aspetto).

?Si può dunque affermare che nel porre a contatto le superfici di due corpi, la distribuzione del calore avvenga in via prioritaria per una concatenazione di oscillazioni elettrostatiche (idealmente rappresentate dalle sferette con le molle), oppure invece è data da un effetto di assorbimento/emissione della quantità di moto tramite onde elettromagnetiche tra atomi adiacenti?

Alla luce del fatto che quelle vibrazioni non possono essere una forma di stoccaggio, poichè si auto degradano, c'è da capire in che maniera delle interazioni elettrostatiche per definizione, riescano a trasmettere un aumento di cinetica ai moti elettronici, dato che è quella che poi rileviamo da una termografia.

[Shackle]

@ Tmox

voglio richiamare la tua attenzione su un fatto fisico, che può dirsi l'opposto di quello da te considerato: riscaldare un corpo comporta accelerazione?

Prendo un pentolino, ci verso dentro 100g di acqua , e lo metto a scaldare sul fuoco. Sono circa $5.55$ moli d' acqua , quindi un numero di molecole pari a circa $5.55*6.022*10^(23)$ , che si agitano in tutte le direzioni , in maniera caotica: la loro "agitazione termica" cresce all'aumentare della temperatura , corretto ?

Ma il pentolino non accelera in nessuna direzione . Penso che ci metteresti anche tu la mano sullo stesso fuoco che scalda l'acqua. L'agitazione di un cosí gran numero di molecole è del tutto casuale , e non determina una forza netta in una certa direzione, che potrebbe accelerare il pentolino.

Allora io ritengo che anche il contrario sia vero. Se scaglio una bottiglia (chiusa) di acqua in una certa direzione, l'accelerazione della bottiglia dovrebbe scaldare le molecole, che sono già dotate di agitazione termica in maniera caotica ? No .

Questa non è una dimostrazione. È solo una mia riflessione. Fanne ciò che vuoi. Non intendo impegolarmi in una discussione, che forse diverte qualcuno . Sono un tipo "pratico", anche se mi piace risolvere problemi teorici, laddove posso farlo perché mi picco di avere qualche nozione. Ma dove non so, mi astengo.

Ciao a tutti.

[anonymous_0b37e9]

Non intendo impegolarmi in una discussione, che forse diverte qualcuno.

Ciao Shackle. Se sei fortunato hai a che fare solo con chi se la suona. Se sei fortunato hai a che fare solo con chi se la canta. Ma se sei sfortunato hai a che fare, non solo con chi se la suona, ma anche con chi se la canta. Insomma, non resta che sperare in una prossima chiusura.