COPERTINA
CONSIDERAZIONI GENERALI
Sino al secolo XVIII il calore rimase un "oggetto misterioso" di cui non si conosceva la natura.
Veniva considerato uno degli "elementi" non indagabili che costituiscono il nostro Universo materiale (Acqua, Aria, Terra, Fuoco). Si supponeva che il calore fosse un fluido (fluido calorico) impalpabile, invisibile, pregnante tutta al materia in diversi gradi. Porre due oggetti a temperature diverse a contatto significava favorire il passaggio del fluido calorico dall'uno all'altro come avviene fra due recipienti comunicanti contenenti quote diverse di liquido. Per lungo tempo si svolsero tentativi per individuare e "materializzare" il fluido calorico, ad esempio pesando un corpo caldo e ripesandolo quando diventava freddo. Ciò naturalmente proseguì sino a quando la chimica prima e la fisica poi svelarono la intima natura della materia, suddivisibile in particelle elementari (atomi come oggetti e quanti come energia ) che sono sede del movimento. In tal modo è possibile ridurre ad unità il significato di energia:
MOVIMENTO!
macroscopico (ad esempio energia meccanica) o microscopico (ad esempio energia elettrica) o non materiale (ad esempio i quanti).
Se però il calore è una cosa che misura il movimento, ecco che la temperatura (vedi l'articolo premessa in Paginette di termodinamica) ne misura la frenesia più o meno grande!
La mancata conoscenza di calore e temperatura come fenomeni fisici governabili, ha fatto sì che le macchine sino al XVIII secolo fossero basate su acqua e vento (oltre che sulla forza muscolare), cose ben più manovrabili dello sconosciuto calore!
Si deve a Papin, Joule, Watt, Carnot, ecc. la proposizione del calore come oggetto di studio e di definizione articolata su teorie, in modo da (come inizio) sfruttarne gli effetti prodotti nella vaporizzazione dell'acqua.
Alla fine del XVIII secolo in Inghilterra sono riuniti i tre fattori che creano le condizioni scientifiche e tecnologiche che producono la Rivoluzione industriale: il ferro, il carbone e il vapore legati strettamente fra loro. Il carbone permette di ottenere la ghisa(*) e quindi il ferro, senza il quale le macchine non esistono, ma lo stesso carbone permette di produrre il calore che a sua volta produce il vapore che a sua volta permette alle macchine di funzionare. Se aggiungiamo che le prime macchine a vapore furono le pompe indispensabili ad estrarre l'acqua dalle miniere di carbone, il cerchio si chiude: ferro, carbone, vapore sono figli l'uno dell'altro!
Ma non basta: Watt inventa il primo dispositivo di regolazione automatica di un processo fisico, appunto il regolatore di Watt, capace di agire automaticamente sulla portata di combustibile per produrre il vapore. E' un dispositivo meccanico basato sulla forza centrifuga di due masse rotanti. Ebbene, ancora oggi, ad esempio negli spinterogeni delle automobili, si usa un dispositivo analogo.
(*) "Cuocendo" i minerali di ferro (ossidi più o meno complessi) con il carbone ad alta temperatura (l'impianto si chiama altoforno) si ottiene questa reazione: Fe O2 + C = Fe + CO2. Il metallo fuso ad oltre 1500 °C contenente ferro e una certa percentuale di carbonio prende il nome di ghisa. La ghisa nuovamente fusa in appositi forni in presenza di aria subisce quest'altra trasformazione: Fe + C + O2 = Fe + CO2. Questo processo era noto sin dall'antichità, ma nel 1700 viene sviluppato e migliorato in grandi impianti sia per esigenze militari (costruzione di cannoni) che per esigenze agricole (in questo secolo in Inghilterra l'agricoltura subisce un salto tecnologico di grande importanza).