CALORE SPECIFICO E CAPACITÀ TERMICA

Per comprendere i concetti di calore specifico e capacità termica ci chiediamo:

dato un corpo di massa m = 1 kg ad una certa temperatura T_i, se volessimo aumentare la sua temperatura di 1 K (T_f = T_i + 1 cioè ΔT = 1) quanta energia dobbiamo trasferirgli? La quantità di energia dipende dal tipo di materiale; tale caratteristica è chiamata calore specifico c e rappresenta il calore che dobbiamo trasferire ad un corpo di 1 kg per fargli innalzare la temperatura di 1 K (o 1 °C).

E’ però esperienza comune che innalzare di 1 K una massa di 0,1 kg o di 100 kg è cosa ben diversa. Dobbiamo perciò introdurre il concetto di capacità termica C = m · c che tiene conto sia delle caratteristiche del materiale che della massa. La capacità termica C di un corpo è il calore da fornire ad un corpo di massa m per fargli innalzare la temperatura di 1 K (o 1 °C):

C = Q / ΔT          [ J / K ]

La relazione che quindi lega il calore alla variazione della temperatura è quindi:

Q = C ΔT  o  Q = m c ΔT

Quest’ultima relazione consente di calcolare la temperatura di equilibrio T_e di due corpi (a diversa temperatura T₁ e T₂) di massa diversa (m₁ e m₂) che entrano in contatto termico. Supponiamo che sia T₁ > T₂, mettendo a contatto termico i due corpi ci sarà un trasferimento di calore dal corpo 1 al corpo 2; inoltre la temperatura di equilibrio sarà tra le due temperature: T₂ < T_e < T₁ e quindi ΔT₁ = T_e – T₁ < 0 e ΔT₂ = T_e – T₂ > 0. Naturalmente la somma complessiva dell’energia deve essere 0:

m₁ c₁ ΔT₁ + m₂ c₂ ΔT₂ = 0

m₁ c₁ (T_e – T₁) + m₂ c₂ (T_e – T₂) = 0

Quest’ultima rappresenta l’equazione di equilibrio termico.

Prof. Vito Egidio Mosca

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