Fisica: calcolo del calore specifico

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Difficoltà: facile
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Introduzione

Molti argomenti della fisica rischiano di essere percepiti come difficili, o fuori dalla realtà. Al contrario, la fisica si concentra su temi che possiamo anche toccare con mano ogni giorno. Tra questi un argomento importante come il calore. Vedremo infatti le definizioni necessarie ed il metodo per l'esatto calcolo del calore specifico.

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Occorrente

  • Capacità termina del corpo
  • Massa del corpo
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La definizione di calore specifico

Iniziamo dalla definizione di calore specifico, quella scolastica, ma fondamentale per comprendere il tema. Il calore specifico di una sostanza è la quantità di calore richiesta per aumentare o abbassare la temperatura dell'unità di massa di 1 grado centigrado. Analizzandola più nel dettaglio, stiamo parlando di unità di massa e della loro temperatura. Come ben sappiamo, un corpo, indipendentemente dalla sua temperatura, può riscaldarsi o raffreddarsi. Il calore specifico ci indica quanto calore dobbiamo fornire al corpo in oggetto per portarlo alla temperatura desiderata.

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Le caratteristiche del calore specifico

Il nome del calore specifico deriva dal fatto che è specifico di un determinato materiale, e dipende dalla temperatura. Nel Sistema Internazionale viene calcolato in J (joule, l'unità di misura dell'energia, del lavoro e del calore). Vediamo un esempio. Supponiamo di avere un cilindro di metallo, che abbiamo portato a temperatura di 100° C (usando u fornelletto elettrico). Diciamo inoltre di volerlo portare ad una temperatura più bassa. La logica ci suggerisce di metterlo a contatto con un corpo più freddo in maniera tale da apportare la variazione di temperatura (principio della termodinamica). Possiamo perciò prendere un contenitore con dentro acqua a temperatura ambiente ed immergere lì il cilindretto caldo.

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Lo scambio di calore tra i due corpi

Così facendo, avverrà uno scambio di calore tra i due corpi (il cilindro e l'acqua). Il cilindro cederà parte del suo calore all'acqua con, creando un aumento della temperatura dell'acqua stessa. Viceversa l'acqua, essendo più fredda, toglierà parte del calore del cilindretto portandolo ad una temperatura inferiore ai 100° C. Si avrà quindi un passaggio di calore tra il corpo a temperatura maggiore verso quello a temperatura minore. Questo avviene fino al raggiungimento di una temperatura tale (equilibrio termico) che il cilindretto non cederà più calore e l'acqua non aumenterà il suo. Saranno ad uguale temperatura.

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Come calcolare il calore specifico

Vediamo ora il calcolo del calore specifico, considerando che esso è dato dal rapporto tra la capacità termica e la massa del corpo. La formula è la seguente: "Cs = C/m" dove "C" è la capacità termica del corpo, e "m" è la massa del corpo. A sua volta la capacità termica risulta "C = Q/dt" dove "Q" è la quantità di calore fornita ad un corpo, mentre "dt" (delta t) è il corrispondente innalzamento di temperatura. Quindi possiamo anche dire che il Calore specifico si può calcolare attraverso la seguente formula: Cs = C/m = Q/dt*m.

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Per comprendere il passaggio del calore è sufficiente pensare a quando si versa un tè caldo in un bicchiere freddo: il tè si raffredda e il bicchiere si scalda, fino a raggiungere uguale temperatura.
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