L’affermazione
che fai sul legame sia del suono che dell’energia interna (meglio parlare
di energia interna che di calore, in quanto il calore non e’ contenuto
ma e’ solo l’energia che fluisce da un corpo ad un altro tramite gli scambi
non ordinati) contenuta in un corpo con il moto delle sue particelle e’
corretta. Pero’ c’e’ una differenza sostanziale tra questi due fenomeni.
L’energia
interna, che si manifesta sottoforma di una maggiore o minore temperatura
del corpo, e’ legata alle vibrazioni termiche, che sono disordinate, cioe’
ogni particelle vibra e si muove in modo quasi completamente slegato dalle
altre. Invece la propagazione del suono attraverso un mezzo materiale
avviene tramite oscillazioni ordinate di tutte le molecole, infatti e’
possibile descrivere (tramite le funzioni periodiche con cui si rappresentano
le onde) la posizione di ogni particella in ogni tempo.
Nella propagazione
del suono c’e’ una forza che si propaga in una precisa direzione, tramite
variazioni periodiche della pressione locale, per esempio se do’ una martellata
all’estremita’ di una sbarra rigida, la martellata determina un compressione
intensa ad un’estremita’; tramite i legami tra gli atomi quando l’estremita’
si rilassa, trasmette la compressione alla materia vicina che si comprime,
e cosi’ via la compressione e successiva decompressione si trasmette per
tutta la sbarra fino all’estremita’ opposta e si trasmette anche all’aria
circostante facendosi sentire il rumore della sbarra in vibrazione. L’ordinamento
del moto delle particelle, quando c’e’ propagazione del suono, e’ evidente
anche dal fatto che c’e’ una direzione preferenziale nel moto delle particelle
[parallela o perpendicolare alla direzione di propagazione dell’onda sonora
a seconda se hai a che fare con onde longitudinali o trasversali, nei
terremoti, per esempio, se ti trovi sopra l’epicentro le onde longitudinali
sono quelle che fanno saltellare su e giu’ il terreno (e, per esempio,
le automobili che ci sono sopra), mentre quelle trasversali fanno oscillare
lateralmente il terreno (e, per esempio, fanno ondeggiare gli edifici)],
mentre le oscillazioni termiche avvengono disordinatamente in tutte le
direzione, e nel corso delle oscillazioni termiche la direzione di oscillazione
varia di continuo, mentre per le oscillazioni sonore o elastiche non c’e’
mai variazione nella direzione di oscillazione, tranne nel particolare
caso in cui sopraggiunga una nuova onda sonora diversa da quella iniziale.
Un’ultima,
ma ugualmente importante, differenza tra i due tipi di moti microscopici
e’ che le oscillazioni sonore avvengono, in ogni tipo di mezzo, tramite
oscillazioni intorno ad una posizione media (a meno di presenza di correnti
in un fluido ma questo e’ un altro discorso, trattandosi di un diverso
moto ordinato che si viene a sovrapporre a quello oscillatorio) delle
particelle, mentre il moto disordinato legato alla temperatura puo’ anche
non essere oscillatoria ma sempliemente di traslazione, per esempio nei
gas, le particelle, per effetto della temperatura, si muovono in tutte
le direzioni traslando ma non vibrano. Quindi la risposta alla tua domanda
e’: no, un corpo riscaldato non emette suoni, perche’ non puo’ esserci
un ordinamento spontaneo del moto disordinato delle particelle, mentre
avviene il contrario, un corpo investito da un onda sonora, aumenta un
po’ la sua temperatura, perche’ gli attriti interni fanno in modo di “rubare”
un po’ dell’ordine del suono trasformandolo in moto disordinato che riscalda
il corpo.
C’e’ un caso
particolare in cui il riscaldamento produce suono, ma non e’ dovuto al
moto delle particelle come specifichi nella domanda: se in un punto avviene
un riscaldamento molto intenso in poco tempo, la veloce dilatazione dell’aria
circostante genera un onda di pressione che si propaga sottoforma di suono
molto basso. E’ quello che avviene quando partono gli aerei o gli shuttle,
il boato che si sente e’ generato solo in mini a parte dal rumore dei
motori, e’ generato principalmente dal forte e repentino riscaldamento
dell’aria circostante i reattori.
Per questa
risposta mi sono avvalso della consulenza della Dott.ssa Mariarosaria
Falanga (dottoranda in sismologia) per quanto riguarda la propagazione
delle onde sonore o elastiche, mentre il Dott. Antonio Di Lisi ha contribuito
correggendomi in un punto delicato e con l’esempio della propagazione
del suono in una sbarra rigida. Sono entrambi dottorandi in Fisica all’Universita’
degli Studi di Salerno.