In questa lezione vedremo che cos'è il calore specifico e qual è la sua unità di misura. Il calore specifico è una proprietà intensiva (e quindi caratteristica per ogni sostanza) e varia lievemente con la temperatura.
Definizione e Unità di Misura
Consideriamo per esempio una massa di ferro di 1 kg che subisce un innalzamento di temperatura pari a 1 kelvin (K). Spesso il calore specifico è invece espresso in J/(g·°C). Talvolta il calore viene espresso in calorie e quindi il calore specifico può essere espresso in cal/(g·K). Infatti 1 cal = 4,184 J.
Calore Specifico: Valori di Riferimento
La sostanza con il più alto calore specifico è l'acqua (Cs = 4180 J·kg-1·K-1). Come si può notare dalla tabella, il calore specifico del rame è piuttosto basso; basta poca energia per ottenere un grande aumento di temperatura. Il calore specifico dell'acqua invece è molto elevato: occorre cioè molta energia per ottenere piccoli incrementi di temperatura.
I valori del calore specifico dei solidi tendono a zero quando la temperatura si avvicina allo zero assoluto.
Applicazioni Pratiche
Per questa sua proprietà, l'acqua dei grandi bacini, laghi e mari, di giorno si comporta come un grande "serbatoio termico", rilasciando l'enorme quantità di calore la notte e mitigano così il clima.
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Legge Fondamentale della Termologia
Il calore specifico lo ritroviamo nella legge fondamentale della termologia. La formula di tale legge permette di calcolare la quantità di calore che bisogna somministrare (o sottrarre) ad un corpo di massa m per innalzare (o abbassare) la sua temperatura dal valore iniziale t1 al valore finale t2.
Calore Specifico dei Gas
Nel caso dei gas il calore specifico a una data temperatura dipende dalle condizioni alle quali il calore è somministrato, dove R è la costante universale dei gas perfetti.
Esempio di Calcolo
Si calcoli la quantità di calore che bisogna somministrare a 100 g di ferro per innalzare la sua temperatura da 20°C a 30°C.
Tabella di Calore Specifico di Alcune Sostanze
La seguente tabella mostra i valori del calore specifico per diverse sostanze:
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| Sostanza | Calore Specifico (J/kg·K) |
|---|---|
| Acqua | 4180 |
| Rame | 385 |
| Ferro | 450 |
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