Calore specifico

Il concetto di calore specifico è usato in fisica per riferirsi al calore richiesto da una sostanza per unità di massa per aumentare la sua temperatura di un grado Celsius.

Per capire la nozione, quindi, dobbiamo avere chiare diverse idee. Il calore, nel contesto della fisica, è l'energia che si sposta da un corpo a un altro, causando un cambiamento di stato e un'espansione. La massa, invece, è una quantità fisica che si riferisce alla quantità di materia presente in un corpo. La temperatura, infine, è un'altra grandezza fisica, in questo caso orientata al livello di calore che ha l'ambiente o un corpo.

Se prendiamo questi concetti e li colleghiamo alla definizione menzionata nel primo paragrafo, possiamo vedere che il calore specifico è l'energia necessaria a una massa unitaria di una sostanza per aumentare il suo calore di un grado Celsius.

Il calore specifico, che può essere rappresentato da una lettera minuscola C (c), è solitamente legato alla temperatura iniziale della sostanza. È una proprietà intensiva della materia: non è legata alla sua quantità o dimensione.

Quando il calore specifico di una sostanza aumenta, è necessario più calore per ottenere l'aumento di temperatura. Se prendiamo il caso delle sostanze gassose, possiamo notare che l'azoto ha un calore specifico di massa maggiore dell'ossigeno. Pertanto, ci vuole più energia per ottenere l'aumento di calore in una massa unitaria di azoto che di ossigeno.

L'origine del nome di questo concetto si trova nella ricerca del fisico scozzese Joseph Black, che ha realizzato diversi esperimenti calorimetrici e ha coniato la frase "capacità termica". La calorimetria, d'altra parte, è la branca della fisica che mira a misurare il calore in un cambiamento di stato o in una reazione chimica utilizzando uno strumento noto come calorimetro.

È importante notare che Joseph Black è nato nel 1728 ed è morto un anno prima dell'inizio del XIX secolo, quindi la visione che la scienza aveva di questi e altri fenomeni era molto diversa da oggi. Per esempio, la termodinamica e la meccanica sono state prese come scienze indipendenti, e questo ci porta a pensare che il termine "calore specifico", come concepito all'epoca, non è del tutto coerente con le idee attuali della scienza; tuttavia, dato che si è affermato nella comunità, continuano ad usarlo senza modifiche.

Per quanto riguarda le equazioni che dobbiamo utilizzare per calcolare il valore del calore specifico, possiamo dire che la capacità termica specifica media (che è rappresentata dal simbolo ĉ) corrisponde a un intervallo di temperatura definito come segue: ĉ = Q / mΔT.

La variabile Q rappresenta l'energia che si trasferisce tra due sistemi o tra uno e il suo ambiente, sotto forma di calore. m, invece, corrisponde alla massa del sistema (se si trattasse di calore specifico molare, allora dovremmo usare la lettera n). Infine, c'è il delta di temperatura (ΔT), cioè l'aumento di temperatura che il sistema subisce. Non dobbiamo dimenticare che le due variabili dopo il segno di divisione devono essere moltiplicate l'una per l'altra (m per ΔT).

In ingegneria, la misura del calore specifico è di solito presa come quantità di sostanza, in chilogrammi o grammi. In chimica, invece, è conveniente usare l'unità mol.