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fisica:esperienze:calore_specifico

LAB2GO Scienza

Calore specifico di un solido

Descrizione

Il calore che viene fornito ad un corpo, per via della conservazione dell'energia (leggi primo principio della termodinamica), si trasforma in lavoro meccanico sull'ambiente (a causa dell'espansione del corpo) e/o in un aumento dell'energia interna del corpo, ovvero della sua temperatura. In parole povere, fornendo calore ad un oggetto questo si dilata e si scalda. Supponiamo da ora che la dilatazione sia trascurabile (cioè ragioniamo solo sulla componente del calore che si trasforma in energia interna).

Quando un corpo a temperatura $T_\mathrm{c}$ viene immerso in un bagno termico a temperatura $T_\mathrm{b} > T_\mathrm{c}$, questo assorbe calore dal bagno fino a portarsi a temperatura $T_\mathrm{b}$, ma quanta energia deve assorbire per riscaldarsi? O, in altre parole, quanta energia accumula quando viene immerso nel bagno caldo? Questa quantità di energia sicuramente dipenderà dalla differenza di temperatura $\Delta T = T_\mathrm{b} - T_\mathrm{c}$, ma deve dipendere anche dalle caratteristiche del corpo, infatti corpi diversi accumulano calori diversi a parità di $\Delta T$ (pensa alla carta forno e alla teglia, quando vengono tolte dal forno stanno alla stessa identica temperatura, ma la carta forno non ti scotta a differenza della teglia, perché la prima ha assorbito, e quindi può cedere, una quantità di calore molto inferiore a quella della seconda).

Si definisce calore specifico $c_\mathrm{v}$ la capacità di una particolare sostanza di accumulare calore sotto forma di energia interna, ovvero la quantità intensiva tale che $$ Q = c_\mathrm{v} m \Delta T $$ dove m è la massa del corpo e $Q$ è il calore che viene trasformato in energia interna (se la dilatazione è trascurabile corrisponde al calore complessivamente scambiato, per questo $c_\mathrm{v}$ viene solitamente definito come calore specifico a volume costante). In genere, sostanze diverse hanno calori specifici diversi.

Avendo a disposizione un corpo di massa $m$ che tende a dilatarsi in maniera trascurabile, gli si può trasferire una quantità di calore $Q$ e, misurando il salto di temperatura $\Delta T$ complessivo, è possibile risalire al calore specifico del corpo a partire dalla definizione. Per conoscere la quantità di calore $Q$ che viene trasferita, si usa una resistenza elettrica (che permette di risalire al calore scambiato attraverso la legge di Joule).

Strumenti

Strumenti necessari Descrizione
Calorimetro Per non disperdere calore
Resistori Per generare calore per effetto Joule
Generatore di corrente Generatore di corrente continua o alternata
Voltmetro Per la misura della tensione e calcolo della potenza dissipata
Termometro digitale Per la misura di $\Delta T$
Bilancia Per la misura della massa $m$

Scheda didattica

Schede Descrizione
11111.calcolo_del_calore_specifico_di_un_corpo.docxcalcolo ripetuto del calore specifico di un corpo

Sitografia

Link Descrizione
Wikipedia Pagina Wikipedia sul calore specifico
YouTube Spiegazione del calore specifico
fisica/esperienze/calore_specifico.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)