{"id":12471,"date":"2017-01-19T18:24:54","date_gmt":"2017-01-19T17:24:54","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/?p=12471"},"modified":"2024-02-26T20:44:41","modified_gmt":"2024-02-26T19:44:41","slug":"la-capacita-termica-calore-specifico-cambiamenti","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/bmscience.net\/blog\/la-capacita-termica-calore-specifico-cambiamenti\/","title":{"rendered":"La capacit\u00e0 termica, il calore specifico ed equivalenza tra calore e lavoro"},"content":{"rendered":"<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignleft\"><a href=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calore.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"319\" height=\"177\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calore.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-12472\" srcset=\"https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calore.png 319w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calore-300x166.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 319px) 100vw, 319px\" \/><\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Due corpi a temperatura diversa, messi in contatto tra loro, dopo un certo intervallo di tempo, sono in <strong>equilibrio termico<\/strong>, ovvero hanno la stessa temperatura (secondo il principio zero della termodinamica). Questo fenomeno avviene perch\u00e9 qualcosa si \u00e8 trasferito dal corpo pi\u00f9 caldo a quello pi\u00f9 freddo. Questo qualcosa \u00e8 il\u00a0<strong>calore.<br><\/strong>Il passaggio di calore tra due corpi implica un aumento o una diminuzione di <strong>energia interna<\/strong> di ciascuno di essi. Questo passaggio di calore viene considerato positivo quando l&#8217;energia termica (o energia interna) del sistema aumenta a spese dell&#8217;energie dell&#8217;ambiente circostante ed avviene quando la temperatura dell&#8217;ambiente \u00e8 maggiore di quella del sistema: T<sub>S\u00a0<\/sub>&lt; T<sub>A<\/sub>. In questo caso si dice che il calore\u00a0<strong>Q<\/strong> \u00e8 assorbito dal sistema.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignright\"><a href=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/energia-interna.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"324\" height=\"177\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/energia-interna.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-12473\" srcset=\"https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/energia-interna.png 324w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/energia-interna-300x164.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 324px) 100vw, 324px\" \/><\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Se invece l&#8217;energia termica del sistema diminuisce, e quindi il passaggio di calore \u00e8 negativo, l&#8217;energia viene ceduta all&#8217;ambiente circostante.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Il <strong>calore<\/strong> non \u00e8 una forma di energia, come l&#8217;energia cinetica o quella potenziale, ma \u00e8 un mezzo utilizzato per trasferire l&#8217;energia fra un sistema e l&#8217;ambiente circostante a causa della differenza di temperatura che esiste tra di loro. In meccanica il modo utilizzato per trasferire l&#8217;energia tra un sistema e l&#8217;ambiente circostante \u00e8 il <strong>lavoro<\/strong> di una forza agente sul sistema durante il suo moto.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Calore e lavoro, a differenza della temperatura, della pressione, del volume e dell&#8217;energia meccanica che sono <strong>propriet\u00e0 intrinseche di un sistema<\/strong>, descrivono il trasferimento di energia interna tra un sistema e l&#8217;ambiente circostante. Quindi non ha senso dire che un sistema o un corpo contiene una quantit\u00e0 di calore o una quantit\u00e0 di lavoro, ma bisogna dire che due sistemi possono scambiare calore se possiedono temperature diverse, oppure una certa energia tramite il lavoro.<\/p>\n\n\n<div id=\"bmscience4211675493\" style=\"margin-left: auto;margin-right: auto;text-align: center;\"><script async src=\"\/\/pagead2.googlesyndication.com\/pagead\/js\/adsbygoogle.js?client=ca-pub-3495866718878812\" crossorigin=\"anonymous\"><\/script><ins class=\"adsbygoogle\" style=\"display:block;\" data-ad-client=\"ca-pub-3495866718878812\" \ndata-ad-slot=\"4682122636\" \ndata-ad-format=\"auto\" data-full-width-responsive=\"true\"><\/ins>\n<script> \n(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); \n<\/script>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Prima che i fisici sapessero che il calore \u00e8 un&#8217;energia trasferita e non una forma di energia, il calore\u00a0<strong>Q<\/strong> veniva misurato in funzione della sua capacit\u00e0 di elevare la temperatura dell&#8217;acqua.<br>Venne definita\u00a0<strong>caloria<\/strong> la quantit\u00e0 di calore necessaria per far aumentare la temperatura di 1 grammo di acqua da 14,5 \u00b0C a 15,5 \u00b0C. Nel 1948 si decise che, essendo il calore una forma di energia trasferita, l&#8217;unit\u00e0 nel sistema internazionale dovesse essere il\u00a0<strong>joule<\/strong>.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignleft size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"287\" height=\"97\" src=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/capacita-termica.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-12474\"\/><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">La quantit\u00e0 di calore necessaria per avere uno stesso aumento di temperatura per una massa varia da sostanza a sostanza. Ci\u00f2 pu\u00f2 essere rappresentato dalla formula:&nbsp;<strong>\u0394Q = C\u22c5\u0394T<\/strong>, in cui la&nbsp;<strong>C&nbsp;<\/strong>corrisponde alla&nbsp;<strong>capacit\u00e0 termica<\/strong> che dipende dalla massa di una sostanza ed \u00e8 il rapporto tra la variazione&nbsp;di calore e la variazione di temperatura. L&#8217;unit\u00e0 di misura della capacit\u00e0 termica \u00e8 il <strong>J\/K<\/strong>.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignright\"><a href=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calore-specifico.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"301\" height=\"103\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calore-specifico.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-12477\"\/><\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Siccome la capacit\u00e0 termica dipende comunque dalla massa di una sostanza, occorre introdurre una nuova grandezza fisica: il\u00a0<strong>calore specifico<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Abbiamo detto che la quantit\u00e0 di calore necessaria per far variare la temperatura di un corpo dipende anche dalla massa del corpo, oltre che dalla sua natura:\u00a0<strong>\u0394Q = c\u22c5m\u22c5\u0394T<\/strong>.<br>La\u00a0<strong>c\u00a0<\/strong>\u00e8 il\u00a0<strong>calore specifico<\/strong> ed \u00e8 definito come capacit\u00e0 termica per unit\u00e0 di massa. L&#8217;unit\u00e0 di misura \u00e8 il <strong>J\/(kg\u22c5K)<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Il calore specifico dipende dalla temperatura, tuttavia per variazioni poco elevate pu\u00f2 essere considerato costante. Nei gas esso dipende anche dalla modalit\u00e0 con cui il gas si riscalda o si raffredda. Pi\u00f9 \u00e8 basso il calore specifico, pi\u00f9 velocemente assorbe calore la sostanza.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignleft is-resized\"><a href=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calorimetro-ad-acqua-e1484844601557.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1258\" height=\"528\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calorimetro-ad-acqua-e1484844601557.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-12479\" style=\"width:413px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calorimetro-ad-acqua-e1484844601557.png 1258w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calorimetro-ad-acqua-e1484844601557-300x126.png 300w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calorimetro-ad-acqua-e1484844601557-1024x430.png 1024w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/calorimetro-ad-acqua-e1484844601557-768x322.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1258px) 100vw, 1258px\" \/><\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Il calore specifico di un solido pu\u00f2 essere misurato utilizzando un\u00a0<strong>calorimetro<\/strong> ad acqua, fatto di un sistema isolato in cui l&#8217;energia non pu\u00f2 entrare o uscire. Per calcolare il calore specifico del materiale solido basta fare un bilancio termico utilizzando la variazione di temperatura misurata dal termometro sapendo che il calore ceduto dal campione \u00e8 uguale al calore assorbito dall&#8217;acqua e dal calore assorbito dal calorimetro e quindi:<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-center\"><span style=\"color: #ff0000;\"><strong>m<sub>camp<\/sub>\u22c5c<sub>camp<\/sub>\u22c5\u0394T<sub>camp<\/sub> =&nbsp;m<sub>acq<\/sub>\u22c5c<sub>acq<\/sub>\u22c5\u0394T<sub><span style=\"font-size: 13.3333px;\">acq<\/span><\/sub>&nbsp;+&nbsp;m<sub>cal<\/sub>\u22c5c<sub>cal<\/sub>\u22c5\u0394T<sub>cal<\/sub><\/strong><\/span><\/p>\n\n\n\n<p>Se andiamo ad isolare <strong>c<sub>camp<\/sub><\/strong> otteniamo:<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"454\" height=\"95\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/formula-calore-specifico.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-12480\" srcset=\"https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/formula-calore-specifico.png 454w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/formula-calore-specifico-300x63.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 454px) 100vw, 454px\" \/><\/figure>\n<\/div>\n\n<div id=\"bmscience4242082617\" style=\"margin-top: 15px;margin-bottom: 15px;margin-left: auto;margin-right: auto;text-align: center;\"><a href=\"https:\/\/amzn.to\/3YZlXn1\" target=\"_blank\" aria-label=\"71XhFfNRcoL._SX3000_\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/71XhFfNRcoL._SX3000_-scaled.jpg\" alt=\"\"  srcset=\"https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/71XhFfNRcoL._SX3000_-scaled.jpg 2560w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/71XhFfNRcoL._SX3000_-300x50.jpg 300w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/71XhFfNRcoL._SX3000_-1024x172.jpg 1024w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/71XhFfNRcoL._SX3000_-768x129.jpg 768w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/71XhFfNRcoL._SX3000_-1536x258.jpg 1536w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/71XhFfNRcoL._SX3000_-2048x344.jpg 2048w\" sizes=\"auto, (max-width: 2560px) 100vw, 2560px\" width=\"2560\" height=\"430\"  style=\"display: inline-block;\" \/><\/a><\/div>\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignleft is-resized\"><a href=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/esperimento-di-Joule.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"273\" height=\"244\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/esperimento-di-Joule.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-12487\" style=\"width:253px;height:auto\"\/><\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">L&#8217;equivalenza tra calore e lavoro venne dimostrata per la prima volta da <strong>Joule<\/strong> nel 1850. L&#8217;energia meccanica da lui sfruttata \u00e8 l&#8217;energia potenziale di una massa <strong>m<\/strong>\u00a0che compie un lavoro lungo l&#8217;altezza <strong>h<\/strong> (ovvero il lavoro svolto dalla forza peso su m). Quindi: <strong>E<sub>m<\/sub> = m\u22c5g\u22c5h = W<sub>Fp<\/sub><\/strong><\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignright\"><a href=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/energia-cinetica-di-rotazione.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"188\" height=\"74\" src=\"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2017\/01\/energia-cinetica-di-rotazione.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-12486\"\/><\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Quando l&#8217;oggetto di massa m scende di altezza, il lavoro fatto dalla forza peso trasforma l&#8217;energia potenziale in energia cinetica di rotazione <strong>E<sub>c<\/sub><\/strong> che fa ruotare la ventola in acqua che, a sua volta, a causa dell&#8217;attrito tra l&#8217;elica e l&#8217;acqua, si trasforma in energia termica per cui si ha un aumento di temperatura.<br>Tutta l&#8217;energia cinetica, e quindi tutta l&#8217;energia meccanica del sistema dovuta all&#8217;energia potenziale, si \u00e8 trasformata in\u00a0<strong>energia interna\u00a0<\/strong>dell&#8217;acqua. In questo esperimento l&#8217;energia meccanica non si conserva, ma, vale il principio di conservazione dell&#8217;energia totale.<br>L&#8217;attrito tra elica e acqua ha trasformato tutta l&#8217;energia meccanica in energia interna per cui \u00e8 aumentata la temperatura. Lo stesso aumento di temperatura si pu\u00f2 avere trasferendo una quantit\u00e0 di calore dall&#8217;ambiente esterno all&#8217;acqua, cio\u00e8 riscaldando l&#8217;acqua.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignright size-large is-resized\"><a href=\"https:\/\/amzn.to\/3vC8nuh\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"711\" height=\"1024\" src=\"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/Fisica-biomedica-scannicchio-711x1024.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-18425\" style=\"width:152px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/Fisica-biomedica-scannicchio-711x1024.jpg 711w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/Fisica-biomedica-scannicchio-208x300.jpg 208w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/Fisica-biomedica-scannicchio-768x1107.jpg 768w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/01\/Fisica-biomedica-scannicchio.jpg 1000w\" sizes=\"auto, (max-width: 711px) 100vw, 711px\" \/><\/a><figcaption class=\"wp-element-caption\"><strong><a href=\"https:\/\/amzn.to\/3vC8nuh\">Acquista<\/a><a href=\"https:\/\/amzn.to\/3vC8nuh\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\"> <\/a><a href=\"https:\/\/amzn.to\/3vC8nuh\">ora<\/a><\/strong><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p class=\"has-text-align-left\">Con questo esperimento, Joule ha dimostrato che eseguendo un lavoro sul sistema di acqua, o fornendo un calore al sistema dall&#8217;esterno, si d\u00e0 luogo allo stesso aumento di temperatura. Per questo motivo calore e lavoro sono due forme diverse, ma equivalenti, per trasferire energia ad un sistema.<br>Nei suoi esperimenti Joule trovo che per uno stesso aumento di temperatura dell&#8217;acqua:\u00a0<strong>\u0394Q = cost\u22c5W<\/strong>. Questa costante era quasi sempre uguale a 4,186 a cui attribu\u00ec il nome di caloria. <strong>1 caloria = 4,186 joule<br><\/strong>Joule non aveva la possibilit\u00e0 di misurare la \u00a0temperatura \u00a0con la stessa precisione di oggi, n\u00e9 poteva valutare la quantit\u00e0 di calore\u00a0persa attraverso le pareti del recipiente, come si pu\u00f2 fare oggi. Ci\u00f2 malgrado, i suoi esperimenti\u00a0 furono\u00a0 notevoli\u00a0 per\u00a0 l\u2019abilit\u00e0\u00a0 operativa\u00a0 e\u00a0 per l\u2019influenza che essi ebbero nel convincere il mondo scientifico di met\u00e0 800 dell\u2019equivalenza tra <b>calore<\/b> e <b>lavoro<\/b>.<\/p>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>Fonte: <a href=\"https:\/\/amzn.to\/3U0wHAe\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Fisica biomedica<\/a>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n<div id=\"bmscience494186364\" style=\"margin-top: 15px;margin-bottom: 15px;margin-left: auto;margin-right: auto;text-align: center;\"><a href=\"https:\/\/amzn.to\/3ZiUlK7\" target=\"_blank\" aria-label=\"Version 1.0.0\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/4f41f14f-77f1-4f60-9088-c14112a40797.jpg\" alt=\"\"  srcset=\"https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/4f41f14f-77f1-4f60-9088-c14112a40797.jpg 1940w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/4f41f14f-77f1-4f60-9088-c14112a40797-300x77.jpg 300w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/4f41f14f-77f1-4f60-9088-c14112a40797-1024x264.jpg 1024w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/4f41f14f-77f1-4f60-9088-c14112a40797-768x198.jpg 768w, https:\/\/bmscience.net\/blog\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/4f41f14f-77f1-4f60-9088-c14112a40797-1536x396.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 1940px) 100vw, 1940px\" width=\"1940\" height=\"500\"  style=\"display: inline-block;\" \/><\/a><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Due corpi a temperatura diversa, messi in contatto tra loro, dopo un certo intervallo di tempo, sono in equilibrio termico, ovvero hanno la stessa temperatura (secondo il principio zero della termodinamica). 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lavoro<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":"","footnotes":""},"categories":[60],"tags":[199,872,1196,1198,1199,1201,1260,2760,2765,2767,2770,2777,2859,4226,4299,7348],"class_list":["post-12471","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-fisica","tag-acqua","tag-attrito","tag-calore","tag-calore-specifico","tag-caloria","tag-calorimetro","tag-capacita-termica","tag-energia-cinetica","tag-energia-interna","tag-energia-meccanica","tag-energia-potenziale","tag-energia-termica","tag-equilibrio-termico","tag-joule","tag-lavoro","tag-temperatura","entry"],"author_meta":{"display_name":"Raffo Coco","author_link":"https:\/\/bmscience.net\/blog\/author\/raffo\/"},"featured_img":null,"coauthors":[],"tax_additional":{"categories":{"linked":["<a 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