Grafico T(t) a fasi

Testo

Il grafico $T(t)$ mostra il riscaldamento di $1\;\text{kg}$ di una sostanza che riceve potenza costante $P = 1000\;\text{W}$. Identifica le fasi solido, liquido e gas. Stima i calori specifici delle tre fasi e i calori latenti di fusione e vaporizzazione.

Soluzione

Lettura del grafico. I tratti inclinati sono riscaldamenti di una singola fase: la sostanza assorbe calore e la temperatura sale. I plateau orizzontali sono le transizioni di fase: la temperatura resta costante mentre tutto il calore assorbito serve come calore latente a cambiare stato.

• Primo tratto inclinato → riscaldamento del solido.
• Primo plateau → fusione (solido → liquido).
• Secondo tratto inclinato → riscaldamento del liquido.
• Secondo plateau → vaporizzazione (liquido → gas).
• Ultimo tratto inclinato → riscaldamento del vapore.

Calori specifici (tratti inclinati). Sul tratto in cui la sostanza scalda di $\Delta T$ in un tempo $\Delta t$, il calore fornito è $P\,\Delta t$, quindi: $c = \frac{P\,\Delta t}{m\,\Delta T}$ con $P = 1000\;\text{W}$ e $m = 1\;\text{kg}$. A parità di potenza, una pendenza minore (serve più tempo per lo stesso $\Delta T$) corrisponde a un calore specifico maggiore.

Calori latenti (plateau). Sul plateau di durata $\Delta t_\text{plateau}$: $L = \frac{P\,\Delta t_\text{plateau}}{m}$ Il primo plateau dà il calore latente di fusione, il secondo quello di vaporizzazione (di norma nettamente più lungo, quindi $L$ maggiore).

$\ev{\text{plateau} = \text{transizioni};\ c = P\Delta t/(m\Delta T);\ L = P\Delta t/m}$

Collegamenti

Argomenti: Termodinamica Concetti: Calore latente e cambiamenti di stato · Calore specifico e capacità termica Competenze: Lettura dei grafici Metodi: Diagramma temperatura-calore