In questa lezione vedremo che cos'è il calore specifico e qual è la sua unità di misura.
Definizione e Unità di Misura del Calore Specifico
Il calore specifico è una proprietà intensiva (e quindi caratteristica per ogni sostanza) e varia lievemente con la temperatura. 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 di Acqua e Altre Sostanze
La sostanza con il più alto calore specifico è l'acqua (Cs = 4180 J·kg-1·K-1). Il calore specifico dell'acqua invece è molto elevato: occorre cioè molta energia per ottenere piccoli incrementi di temperatura. 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.
Consideriamo per esempio una massa di ferro di 1 kg che subisce un innalzamento di temperatura pari a 1 kelvin (K). Come si può notare dalla tabella, il calore specifico del rame è piuttosto basso; basta poca energia per ottenere un grande aumento di temperatura. I valori del calore specifico dei solidi tendono a zero quando la temperatura si avvicina allo zero assoluto.
Calore Specifico e 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.
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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.
Aria Umida e Vapore Acqueo
- Concetti di aria secca e aria umida: - aria umida, che è una miscela di aria secca e vapore acqueo.
- L'aria è satura quando la pressione parziale di quest'ultimo aumenta.
- La quantità di vapore a quella temperatura è chiamata umidità relativa, che è un numero compreso tra 0 e 1, o in forma percentuale, tramite una moltiplicazione per cento.
- L'umidità relativa rappresenta il rapporto tra la pressione parziale del vapore alla temperatura considerata e la pressione di saturazione del vapore alla temperatura considerata.
- Quando l'aria raggiunge la saturazione del vapore acqueo, cioè quando l'umidità relativa è pari al 100%, è detta punto di rugiada.
Le proprietà dell’aria in varie situazioni e a temperatura possono essere rappresentati graficamente.
Entalpia e Vapore Acqueo
Della temperatura l’entalpia è data dalla capacità termica a pressione costante, mentre hv è l’entalpia specifica del vapore d’acqua. Nulla lo stato di liquido saturo a T0=273,15 K (kJ/kgaK).
Diagramma Psicrometrico
Lo psicrometro o igrometro è uno strumento legato al diagramma psicrometrico in relazione alla sua invenzione. Esso utilizza un termometro avvolto da un tessuto umido e confronta la sua lettura con quella del bulbo secco, permettendo di determinare l'umidità presente nell'aria che condensa e la temperatura del bulbo umido e del punto di rugiada in funzione della temperatura del bulbo secco.
È possibile osservare il diagramma psicrometrico relativo al problema per individuare il punto di saturazione j=1 (punto R), dove il vapore d’acqua presente condensa lungo la curva di saturazione, determinando la massa d’acqua che condensa.
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