Quando sei in spiaggia, hai notato che l’acqua è fredda mentre la sabbia è calda! Il sole è lo stesso lì, allora perché questa differenza di temperatura? Dovete averci pensato! La temperatura di un elemento solido o liquido aumenta quando gli forniamo del calore. Se forniamo la stessa quantità di calore a due tipi diversi di solido, l’aumento di temperatura può essere diverso in entrambi i solidi. Quindi, a seconda della natura del solido, l’aumento di temperatura varia per diversi tipi di solidi. Questo fenomeno è noto come Capacità termica specifica.
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Definizione
In altre parole il calore specifico di un solido o di un liquido è la quantità di calore che aumenta la temperatura di una massa unitaria del solido di 1° C. Lo simbolizziamo come C. Nell’unità S.I, è la quantità di calore che solleva la temperatura di 1 kg di solido o liquido di 1K.
La sua unità nel sistema S.I è sempre data come J kg-1 K-1 e CGS come cal g-1 C-1. Se la quantità di calore, ∆Q, necessaria per aumentare la temperatura della massa M attraverso ∆T, allora la formula del calore specifico è data da:
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- Espansione termica
C= ∆Q/m*∆T o ∆Q=m C ∆T.
Calore specifico molare
Il calore specifico molare di un solido o di un liquido di un materiale è il calore che si fornisce per aumentare la temperatura di una mole di solido o di liquido di 1K o 1° C. Lo rappresentiamo come C. La sua unità è J mol-1K-1. Quindi, per innalzare la temperatura di µ moli di solido a ∆T, avreste bisogno di una quantità di calore uguale a ∆Q=µ C ∆T.
La capacità termica specifica molare di una sostanza non è altro che la quantità di calore che dovete fornire per innalzare la temperatura di una molecola di grammo della sostanza di un grado centigrado. È indicata con C. Il calore specifico dell’acqua è preso per essere 1. Questo è dovuto al fatto che abbiamo definito l’unità di calore (caloria) facendo uso dell’acqua.
Calore specifico a pressione o volume costante
- Il volume del solido rimane costante quando viene riscaldato attraverso un piccolo intervallo di temperatura. Questo è noto come calore specifico a volume costante. È indicato come CV.
- La pressione del solido rimane costante quando viene riscaldato attraverso un piccolo intervallo di temperatura. Questo è noto come calore specifico a pressione costante che può essere indicato come CP.
Il comportamento del gas quando viene fornito calore, la pressione e il cambiamento di volume in temperatura e la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura per 1gm di gas attraverso 1°C dipende dal modo in cui il gas viene riscaldato. Si possono usare diverse serie di valori di P e V per riscaldare il gas.
Quindi, il calore specifico possiede valori infiniti. Il calore specifico del gas non è costante se non si fornisce una quantità costante di calore. Quindi, si deve avere il calore specifico a volume o pressione costante. Per un gas ideale,
CP – CV = nR
dove C P è la capacità termica a pressione costante, C V è la capacità termica a volume costante, n è la quantità di sostanza e R=8.3144598(48) J mol-1 K ed è la costante molare dei gas.
Applicazioni
- Gli utensili usati per cucinare usano un materiale a basso calore specifico. Si può riscaldare rapidamente il loro fondo. Questo perché hanno il fondo lucidato in alluminio o rame. Il manico di questi utensili è fatto di materiale ad alto calore specifico per sostenere il calore e salvare le nostre mani.
- Gli isolatori usano materiali ad alto calore specifico. Per esempio il legno. Le case fatte di legno sono più utili nelle zone ad alta temperatura o a bassa temperatura.
- A causa dell’alto calore specifico dell’acqua, in piscina, l’acqua è sempre fresca rispetto alla temperatura esterna.
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Questione per te
Q. Dai la definizione di calore specifico molare.
Ans: Per un solido o un liquido è il calore che ci serve per aumentare la temperatura di una mole di solido o liquido di 1K o 1° C.