Come si calcola il calore
Vuoi sapere come si calcola il calore?
Iniziamo con il ricordare che il calore è una forma di energia che viene scambiata tra corpi a differente temperatura; il calore passa spontaneamente dal corpo caldo al corpo freddo: il corpo caldo si raffredda mentre il corpo freddo si riscalda sino a quando raggiungono la stessa temperatura (temperatura di equilibrio).
Ma come è possibile calcolare il calore?
Sperimentalmente è possibile osservare che la quantità di calore Q necessaria per far passare una massa di una determinata sostanza da una temperatura iniziale ti a una temperatura finale tf è direttamente proporzionale alla massa m e al salto di temperatura Δt = tf - ti, e dipende inoltre dal tipo di sostanza.
Tutto ciò può essere riassunto nella seguente formula, con la quale è possibile calcolare il calore scambiato da un corpo:
Q = m ∙ cs ∙ (tf - ti)
in cui:
- m è la massa della sostanza considerata;
- tf - ti è la variazione di temperatura ottenuta (temperatura finale meno temperatura iniziale);
- Q è la quantità di calore necessaria a ottenere questa variazione di temperatura;
- cs è una costante di proporzionalità e viene chiamata calore specifico.
Il calore specifico di una sostanza è definito come la quantità di calore che bisogna somministrare a 1 kg di quella sostanza perché la sua temperatura aumenti di 1°C; la sua unità di misura è J /(kg∙K) oppure J/(kg∙°C). Ogni sostanza ha il suo valore caratteristico di cs.
Unità di misura del calore
Nel Sistema Internazionale, l'unità di misura del calore è il Joule; talvolta viene usato il kilojoule.
Esempi di come si calcola il calore
Attraverso due esempi numerici mettiamo in pratica quanto detto fino ad ora.
Esempio #1
Quanto calore occorre per riscaldare 1,5 l di acqua che si trova a temperatura ambiente (20°C) fino a portarla alla temperatura finale di 80 °C?
Si sappia che il calore specifico dell'acqua vale: cacqua = 4186 J/(kg ·°C)
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio sulla legge fondamentale della termologia.
Esempio #2
Si vuole riscaldare un blocco di ferro (c = 0,115 cal/g°C) dalla temperatura di 20 °C alla temperatura di 520 °C.
Sapendo che la massa del blocco è di 100 kg, quanto calore occorre fornire al corpo?
Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calore necessario per riscaldare un blocco di ferro.
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