Capacità termica e calore specifico

Riscaldare di $1\,°$C un corpo richiede una certa quantità di energia, che chiamiamo capacità termica $C$ (unità $\text{J/K}$). La capacità termica dipende però sia dal materiale sia da quanto materiale c’è: raddoppiando la massa, raddoppia l’energia richiesta. Conviene allora separare i due effetti scrivendo

$C = m\,c$

dove $c$ è il calore specifico (unità $\text{J/(kg K)}$), una proprietà del materiale e non della singola quantità. Il calore specifico dice quanti joule servono per alzare di un grado un chilogrammo di sostanza.

Principio — Equazione fondamentale della calorimetria

Il calore $Q$ scambiato da un corpo di massa $m$ e calore specifico $c$ quando la sua temperatura varia di $\Delta T$ è $\ev{Q = m\,c\,\Delta T}$ con $Q > 0$ se il corpo assorbe (la temperatura sale) e $Q < 0$ se cede.

Poiché nella formula compare solo la differenza $\Delta T$, è indifferente esprimerla in $°$C o in K. I valori del calore specifico variano di quasi un ordine di grandezza fra le sostanze comuni:

Sostanza	$c$ (J/(kg·K))
Acqua liquida	4186
Ghiaccio	2090
Vapore acqueo	2010
Alluminio	897
Rame	385
Ferro	452
Sabbia (asciutta)	~800
Aria (20 °C, p cost.)	1005

L'acqua e il clima delle coste

L’acqua ha il calore specifico più alto delle sostanze comuni, $4186$ J/(kg·K), quasi un ordine di grandezza sopra quasi tutti gli altri materiali. Serve dunque moltissima energia per scaldarla, e altrettanta ne rilascia raffreddandosi: è per questo che il mare fa da volano termico e modera il clima delle coste, con estati più fresche e inverni più miti dell’entroterra.

Collegamenti

Argomenti: Termologia Concetti: Calore specifico e capacità termica Competenze: Equazione calorimetrica

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