Il calore sulla Terra

Tra i fattori che determinano il riscaldamento dell’atmosfera, sicuramente la natura della superficie terrestre occupa un posto rilevante. Si sa che la troposfera, lo strato più vicino alla superficie, viene riscaldata e raffreddata dal basso dalle radiazioni solari che vengono in parte riflesse oppure rilasciate in vari modalità dopo essere state assorbite. La nostra Terra ha una superficie eterogenea molto complessa, ma si può, con una certa approssimazione, ridurre in due zone: terre emerse e acque.

Durata: 30'


Scopo:

Verificare e quantificare le modalità di assorbimento di energia al variare dei materiali.


Teoria:

Il calore specifico è la misura della quantità di energia necessaria per modificare la temperatura di un materiale. Acqua, aria e terra hanno diversi valori di calore specifico: l’acqua ad esempio richiede un’energia molto superiore rispetto all’aria e alla terra, ma il Sole riscalda tutti i materiali presenti sulla Terra allo stesso modo. Verifichiamo come questi materiali si riscaldano in modo differente.


Materiale:

  • acqua
  • sabbia
  • terra


Strumenti:

  • becher da 250 ml
  • lampada a incandescenza
  • cronometro
  • termometri


Procedimento:

  1. Riempire per metà i tre becher rispettivamente con acqua, terra e sabbia
  2. Inserire all'interno dei materiali i termometri
  3. Porre i becher sotto la lampada a incandescenza e far partire il cronometro
  4. Segnare le temperature dei termometri ogni minuto per 10 minuti
  5. Ripetere la prova con altri due becher con terra e sabbia inumiditi
  6. Raccogliere i dati in tabella e costruire un grafico temperatura/minuti

Risultato:

Osservando il grafico appare evidente che la sabbia asciutta sia il materiale che si riscalda più rapidamente, infatti la retta relativa presenta una pendenza maggiore: la sua temperatura è quella che aumenta più velocemente a parità di tempo. L’acqua, al contrario, si comporta in maniera tale da minimizzare l’effetto del riscaldamento: il suo calore specifico è più elevato, quindi è ovvio che si riscaldi più lentamente. Una sorpresa viene riservata dalla sabbia umida: sembra che si comporti addirittura peggio dell’acqua, è il materiale con la minore inclinazione della retta nel grafico.
Sebbene l’oceano assorba quasi tutto il calore del sole (ha un albedo basso), la sua temperatura è quasi invariata a causa del suo alto calore specifico. Se il pianeta non fosse coperto da acqua per il 75% che rilascia il calore accumulato durante il giorno le notti sarebbero molto fredde.


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