LA LEGGE
FONDAMENTALE DELLA TERMOLOGIA
E’ facile verificare che il calore Q fornito dal
fornello elettrico o a gas per portare
l'acqua da una certa temperatura iniziale, ad esempio ti = 20 °C ad un a
temperatura finale, ad esempio tf = 50 °C dipende dalla massa m
dell'acqua. Per far subire ad una massa doppia d'acqua lo stesso incremento di
temperatura Dt =30 °C è necessario
attendere un intervallo di tempo doppio cioè fornire una quantità di calore
doppia. Quindi:
E’ possibile anche stabilire che per far raddoppiare l'aumento Dt di temperatura dell'acqua, mantenendo costante la sua quantità è necessario fornire un calore due volte maggiore vale a dire che:
Infine, se misuriamo la temperatura del becher ci accorgeremmo che corpi fatti di sostanze diverse si scaldano in modo diverso cioè:
(3) Dt acqua
¹ Dt vetro
Le considerazioni contenute nelle relazioni (1),
(2), (3); possono essere sintetizzate in un'unica formula:
Vale a dire che: " Il calore assorbito o ceduto da una sostanza è direttamente proporzionale alla sua massa e alla variazione della sua temperatura".
Oss1.La costante di proporzionalità è detta calore specifico c. Il suo valore dipende: dalla sostanza di cui è fatto il corpo, dalle sue condizioni fisiche come temperatura (per piccoli intervalli di temperatura può essere ritenuto costante) e dallo stato di aggregazione. Pertanto la (1) diventa:
Nota: La caloria non è un’unità di misura del S.I. perché il calore è una forma di energia e le energie nell’S.I. vengono misurate in Joule. Infatti posso scaldare un corpo non soltanto mettendolo a contatto con un corpo più caldo ma anche compiendo un lavoro su di esso ( ad esempio per attrito!). Si può ricavare che per ottenere il calore equivalente ad 1 Kcal occorre compiere un lavoro cioè un'energia meccanica di 4187 Joule. Per passare da una unità di misura all’altra basta tener presente che:
1 cal = 4.186 J 1
Kcal = 4186 J
Oss.2 La (2) , nota come legge fondamentale della calorimetria, permette di definire l’unità di misura del calore. Infatti se si assume l’acqua come sostanza di riferimento unitaria per il calore specifico, vale a dire ponendo per l’acqua c=1, si ricava:
Q
= m c Dt
chimico 1 caloria (cal) = 1grammo 1 acqua 1 °C
medico 1chilocaloria (Kcal, Cal) = 1 Kg 1 acqua 1°C
ingegnere 4187 Joule = 1 Kg acqua 1°C
