Problema — Temperatura e calore

Testo

Una pentola contiene $1$ kg d’acqua a $80\,^{\circ}$C; una piscina contiene $10^4$ kg d’acqua a $25\,^{\circ}$C. Quale dei due contiene più energia termica? Quale “brucia” di più se ci metti dentro un dito? Spiega in cinque righe la differenza fra temperatura ed energia.

Una piccola pentola d’acqua bollente accanto a una grande piscina d’acqua tiepida.

Soluzione

L’energia termica immagazzinata è proporzionale al prodotto $m \cdot c \cdot T$ (massa, calore specifico e temperatura assoluta).

Per la piscina, l’enorme massa domina: $E_{\text{piscina}} \approx 10^4 \cdot 4186 \cdot 298 \approx 1{,}2 \cdot 10^{10} \ \text{J}$

molto più grande che per la pentola: $E_{\text{pentola}} \approx 1 \cdot 4186 \cdot 353 \approx 1{,}5 \cdot 10^{6} \ \text{J}$

Quindi la piscina contiene molta più energia termica totale. Il fatto di “bruciare” il dito, però, dipende dalla temperatura: è la differenza di temperatura fra l’acqua e la pelle a determinare il flusso di calore verso il dito. La pentola a $80\,^{\circ}$C ustiona, la piscina a $25\,^{\circ}$C no. La temperatura misura l’intensità dell’agitazione termica (l’energia media per molecola), mentre l’energia termica totale dipende anche dalla massa: sono due grandezze diverse.

$\ev{\text{Piscina: più energia totale} \qquad \text{Pentola: brucia di più}}$

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Argomenti: Termologia Concetti: Calore specifico e capacità termica · Temperatura