Il calore specifico dell'acqua è una proprietà fisica fondamentale che descrive la quantità di energia necessaria per aumentare la temperatura di una data quantità di acqua di un certo grado. In altre parole, è la misura di quanto calore deve essere fornito a una sostanza per innalzare la sua temperatura di un'unità.
Pertanto, in base alla definizione di calore specifico dell'acqua, possiamo affermare che, se misuriamo la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di 1 grammo di acqua di 1°C, vedremo che essa è pari a 4,18 J ovvero 1,00 cal.
Definizione e Unità di Misura
Il calore specifico è definito come la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di 1 kg di una sostanza di 1°C (o 1 K). Nel Sistema Internazionale (S.I.), l'unità di misura del calore specifico è il Joule per chilogrammo per grado Celsius (J/kg°C) o il Joule per chilogrammo per Kelvin (J/kg·K). Un'altra unità di misura comunemente usata è la caloria per grammo per grado Celsius (cal/g°C).
Valore del Calore Specifico dell'Acqua
Il calore specifico dell'acqua è particolarmente elevato: ciò significa che, nel caso dell'acqua, occorre molta energia per ottenere piccoli incrementi di temperatura.
Il valore del calore specifico dell'acqua può essere impiegato per calcolare la quantità di calore necessaria per aumentare, di un determinato valore, la temperatura di una certa massa di acqua.
Leggi anche: Come funziona lo scambiatore di calore auto?
Ecco una tabella che riassume i valori del calore specifico dell'acqua in diverse condizioni:
| Fase | Calore Specifico (J/kg°C) | Calore Specifico (cal/g°C) |
|---|---|---|
| Acqua Liquida (25°C) | 4186 | 1.00 |
| Ghiaccio (0°C) | 2090 | 0.50 |
| Vapore Acqueo (100°C) | 2080 | 0.50 |
Importanza del Calore Specifico Elevato dell'Acqua
Grazie a questa sua proprietà, l'acqua dei grandi bacini, laghi e mari, si comporta come un grande "serbatoio termico", accumulando durante il giorno grandi quantità di calore e rilasciandole la notte.
Calore Latente
Durante i cambiamenti di fase, come la fusione (solido a liquido) e la vaporizzazione (liquido a gas), l'acqua assorbe o rilascia calore senza cambiare la sua temperatura. Questo calore è chiamato calore latente.
La fusione di un corpo solido ha le seguenti caratteristiche: avviene ad una temperatura determinata detta temperatura di fusione di quella sostanza. Durante la fusione di un corpo la sua temperatura si mantiene costante. La quantità di calore Q necessaria per fondere una massa m è proporzionale ad m. Lf è detta calore latente di fusione [J/kg]. Il calore latente di fusione può essere indicato come una variazione di entalpia ΔHf [J]. Le stesse considerazioni valgono per il processo inverso cioè la solidificazione.
Similmente, il calore latente di vaporizzazione è la quantità di calore necessaria per far evaporare una massa m arrivata alla temperatura di ebollizione. Lv è detta calore latente di vaporizzazione [ J/kg ].
Leggi anche: Cosa succede se una gatta sterilizzata va in calore?
Diagrammi di Stato
Il comportamento dell'acqua in diverse condizioni di temperatura e pressione può essere rappresentato con un grafico chiamato diagramma di stato. I diagrammi di stato più comuni sono il diagramma PV noto come piano di Clapeyron e il diagramma PT.
Ad esempio, è disegnato il diagramma PV per la CO2. Le curve sono rappresentative dell'andamento delle isoterme.
•Un vapore è liquefacibile per compressione se si trova al di sotto della sua temperatura critica. •Un gas non è liquefacibile per compressione.
Nel diagramma PT si hanno gli stati di coesistenza tra ghiaccio ed acqua.
Leggi anche: Applicazioni del Marmo