Il calore in fisica [Calore specifico, capacità termica ecc]

[ransom]

Se abbiamo due corpi, uno A e uno B, con temperature diverse e li mettiamo in contatto, dobbiamo capire come mai quello A si raffredda e quello B si riscalda. Questo avviene perche all'aumentare della temperatura aumenta anche l'energia cinetica di un corpo, quindi in A, cioe nel corpo che è piu caldo, le particelle si muoveranno piu velocemente. Nel momento in cui si avvicinano i due corpi, succede che le molecole veloci del corpo A rallentano e quelle piu lente del corpo B diventano piu veloci. Alla fine di questo processo si avrà un'energia cinetica media uguale per entrambi i corpi e quindi la stessa temperatura.

Questo passaggio di energia si chiama calore, che è l'energia in transito che si trasmette da un corpo con temperatura maggiore a uno con temperatura minore.
Quando raggiungono l'equilibrio termico e la stessa temperatura di equilibrio, cessa il passaggio di calore.
Il calore è quindi la trasmissione di energia tra due corpi che differisce dalla temperatura perche il calore è la causa delle variazioni di temperatura ed entra in azione solo in presenza di uno sbalzo termico.

Se abbiamo due contenitori con masse differenti, vogliamo aumentare la temperatura e vogliamo sapere per quale contenitore ci vuole piu calore, ci basta sapere che il calore necessario per provocare un prefissato aumento di temperatura è direttamente proporzionale alla massa.

Se invece abbiamo due contenitori dalla stessa massa e vogliamo sapere se ci vuole piu calore per portare la temperatura da 0C a 50C oppure da O a 100,il calore necessario per incrementare la temperatura è direttamente proporzionale alla variazione di temperatura.

Se infine valutiamo un terzo caso in cui abbiamo la stessa massa ma sostanze differenti, l'aumento della temperatura in tal caso dipende dal tipo di quella sostanza.

Da questi tre esempi, ricaviamo l'equazione fondamentale della calorimetria.
Q= m x c x Δt

Q = quantità di calore trasmessa
m = massa del corpo
c = calore specifico, che varia a seconda del tipo di sostanza
Δt = variazione di temperatura (che si calcola t - t0 )

Per calcolare c, invece si parte sempre dall'equazione fondamentale e si dividono i membri per m x Δt

Q = m x c x Δt
___ ______________
mxΔt m x Δt

si semplifica, togliendo i Δt ed m
e avremo:

c = Q
________
m x Δt


Questa è quindi la formula per il calore specifico che è la quantità di calore necessaria per aumentare di 1C° la temperatura di un kilogrammo di sostanza.
E la sua unità di misura sarà :

c = Q (misurato in joule, unità di mis del l'energia e del calore) / m (misurato in kg) x Δt (misurato in C°) --->

J / Kg x K



Se vogliamo trovare la capacità termica (o calore molare) di un corpo che è la quantità di calore necessaria per aumentare di 1C la temperatura di una mole di sostanza, allora dobbiamo fare il rapporto tra il calore assorbito o ceduto e la sua variazione di temperatura:

C = Q / Δt

Per arrivare a questo si parte sempre dall'equazione fondamentale, dividento entrambi i membri per Δt

Q = c x m x Δt
___ _____
Δt Δt

Semplifichiamo e avremo:

Q = m x c
__
Δt

Siccome la capacità termica C si puo esprimere anche in relazione alla massa e al calore specifico (perche C= m x c )

alla fine abbiamo:
C = Q / ΔT

e la sua unità di misura è J/K






La caloria è la quantità di energia (e quindi calore) necessaria ad elevare da 14,5 a 15,5 la temperatura della massa di un grammo di acqua distillata, a livello del mare e quindi alla pressione di 1 atm. Questo perche il calore non è costante e quindi varia al variare della temperatura. E la stessa cosa vale per la pressione perche all'aumentare della pressione, aumenta la forza sulle molecole, che le fa stare unite. E quindi bisogna dare piu calore per ottenere la stessa energia cinetica media (cioe la stessa temperatura).

1cal corrisponde a 4,186 J

[*Yole*]

ti metto il credito