Misurazione del calore. "Quantità di calore. Calore specifico

In questa lezione impareremo a calcolare la quantità di calore necessaria per riscaldare un corpo o ceduta da esso durante il raffreddamento. Per fare ciò, riassumeremo le conoscenze acquisite nelle lezioni precedenti.

Inoltre, impareremo, utilizzando la formula per la quantità di calore, a esprimere le quantità rimanenti da questa formula e a calcolarle, conoscendo altre quantità. Verrà inoltre considerato un esempio di problema con una soluzione per il calcolo della quantità di calore.

Questa lezione è dedicata al calcolo della quantità di calore quando un corpo viene riscaldato o rilasciato quando si raffredda.

La capacità di calcolare la quantità di calore richiesta è molto importante. Ciò può essere necessario, ad esempio, quando si calcola la quantità di calore che deve essere trasmessa all'acqua per riscaldare una stanza.

Riso. 1. La quantità di calore che deve essere impartita all'acqua per riscaldare la stanza

Oppure per calcolare la quantità di calore rilasciata quando il carburante viene bruciato in vari motori:

Riso. 2. La quantità di calore rilasciata quando il carburante viene bruciato nel motore

Questa conoscenza è necessaria anche, ad esempio, per determinare la quantità di calore che viene rilasciata dal Sole e cade sulla Terra:

Riso. 3. La quantità di calore rilasciata dal Sole e che cade sulla Terra

Per calcolare la quantità di calore è necessario sapere tre cose (Fig. 4):

• peso corporeo (che solitamente può essere misurato utilizzando una bilancia);
• la differenza di temperatura con la quale un corpo deve essere riscaldato o raffreddato (solitamente misurata utilizzando un termometro);
• capacità termica specifica del corpo (che può essere determinata dalla tabella).

Riso. 4. Cosa devi sapere per determinarlo

La formula con cui viene calcolata la quantità di calore è simile alla seguente:

In questa formula compaiono le seguenti quantità:

La quantità di calore misurata in joule (J);

La capacità termica specifica di una sostanza si misura in ;

- differenza di temperatura, misurata in gradi Celsius ().

Consideriamo il problema del calcolo della quantità di calore.

Compito

Un bicchiere di rame con una massa di grammi contiene acqua con un volume di un litro ad una temperatura. Quanto calore deve essere trasferito ad un bicchiere d'acqua affinché la sua temperatura diventi uguale a ?

Riso. 5. Illustrazione delle condizioni problematiche

Per prima cosa scriviamo una breve condizione ( Dato) e convertire tutte le quantità nel sistema internazionale (SI).

Soluzione:

Innanzitutto, determina quali altre quantità sono necessarie per risolvere questo problema. Utilizzando la tabella della capacità termica specifica (Tabella 1) troviamo (capacità termica specifica del rame, poiché per condizione il vetro è rame), (capacità termica specifica dell'acqua, poiché per condizione c'è acqua nel vetro). Inoltre sappiamo che per calcolare la quantità di calore abbiamo bisogno di una massa d'acqua. Secondo la condizione, ci viene dato solo il volume. Pertanto, dalla tabella prendiamo la densità dell'acqua: (Tabella 2).

Tavolo 1. Capacità termica specifica di alcune sostanze,

Tavolo 2. Densità di alcuni liquidi

Ora abbiamo tutto ciò che serve per risolvere questo problema.

Si noti che la quantità finale di calore sarà costituita dalla somma della quantità di calore necessaria per riscaldare il vetro di rame e della quantità di calore richiesta per riscaldare l'acqua al suo interno:

Calcoliamo innanzitutto la quantità di calore necessaria per riscaldare un vetro di rame:

Prima di calcolare la quantità di calore necessaria per riscaldare l'acqua, calcoliamo la massa dell'acqua utilizzando una formula che ci è familiare dal grado 7:

Ora possiamo calcolare:

Allora possiamo calcolare:

Ricordiamo cosa significano i kilojoule. Il prefisso "kilo" significa .

Risposta:.

Per comodità di risolvere i problemi relativi alla determinazione della quantità di calore (i cosiddetti problemi diretti) e delle quantità associate a questo concetto, è possibile utilizzare la tabella seguente.

(o trasferimento di calore).

Capacità termica specifica di una sostanza.

Capacità termica- questa è la quantità di calore assorbita da un corpo quando riscaldato di 1 grado.

La capacità termica di un corpo si indica con la lettera latina maiuscola CON.

Da cosa dipende la capacità termica di un corpo? Innanzitutto dalla sua massa. È chiaro che riscaldare, ad esempio, 1 chilogrammo di acqua richiederà più calore rispetto al riscaldamento di 200 grammi.

E il tipo di sostanza? Facciamo un esperimento. Prendiamo due recipienti identici e, dopo aver versato in uno acqua del peso di 400 g e nell'altro olio vegetale del peso di 400 g, inizieremo a scaldarli utilizzando bruciatori identici. Osservando le letture del termometro, vedremo che l'olio si riscalda rapidamente. Per riscaldare l'acqua e l'olio alla stessa temperatura, l'acqua deve essere riscaldata più a lungo. Ma più a lungo riscaldiamo l'acqua, più calore riceve dal bruciatore.

Pertanto, riscaldare la stessa massa di sostanze diverse alla stessa temperatura richiede quantità diverse di calore. La quantità di calore necessaria per riscaldare un corpo e, quindi, la sua capacità termica, dipendono dal tipo di sostanza di cui è composto il corpo.

Quindi, ad esempio, per aumentare di 1°C la temperatura dell'acqua del peso di 1 kg è necessaria una quantità di calore pari a 4200 J, e per riscaldare di 1°C la stessa massa di olio di girasole è necessaria una quantità di calore pari a Sono necessari 1700 J.

Viene chiamata una quantità fisica che mostra quanto calore è necessario per riscaldare 1 kg di una sostanza di 1 ºС capacità termica specifica di questa sostanza.

Ogni sostanza ha la propria capacità termica specifica, indicata con la lettera latina c e misurata in joule per chilogrammo di grado (J/(kg °C)).

La capacità termica specifica della stessa sostanza nei diversi stati di aggregazione (solido, liquido e gassoso) è diversa. Ad esempio, il calore specifico dell'acqua è 4200 J/(kg °C), e il calore specifico del ghiaccio è 2100 J/(kg °C); l'alluminio allo stato solido ha una capacità termica specifica di 920 J/(kg - °C), e allo stato liquido - 1080 J/(kg - °C).

Tieni presente che l’acqua ha un calore specifico molto elevato. Pertanto, l'acqua nei mari e negli oceani, riscaldandosi in estate, assorbe una grande quantità di calore dall'aria. Grazie a ciò, in quei luoghi che si trovano vicino a grandi specchi d'acqua, l'estate non è così calda come nei luoghi lontani dall'acqua.

Calcolo della quantità di calore necessaria per riscaldare un corpo o da esso ceduta durante il raffreddamento.

Da quanto sopra è chiaro che la quantità di calore necessaria per riscaldare un corpo dipende dal tipo di sostanza di cui è composto il corpo (cioè dalla sua capacità termica specifica) e dalla massa del corpo. È anche chiaro che la quantità di calore dipende da quanti gradi andremo ad aumentare la temperatura corporea.

Quindi, per determinare la quantità di calore necessaria per riscaldare un corpo o da esso rilasciata durante il raffreddamento, è necessario moltiplicare la capacità termica specifica del corpo per la sua massa e per la differenza tra la temperatura finale e quella iniziale:

Q = cm (T 2 - T 1 ) ,

Dove Q- quantità di calore, C- capacità termica specifica, M- massa corporea , T 1 — temperatura iniziale, T 2 — temperatura finale.

Quando il corpo si riscalda t2> T 1 e quindi Q > 0 . Quando il corpo si raffredda t2i< T 1 e quindi Q< 0 .

Se si conosce la capacità termica dell'intero corpo CON, Q determinato dalla formula:

Q = C(t2- T 1 ) .

In questa lezione viene discusso il concetto di quantità di calore.

Se fino a questo punto abbiamo considerato le proprietà generali e i fenomeni associati al calore, all'energia o al loro trasferimento, ora è il momento di familiarizzare con le caratteristiche quantitative di questi concetti. O meglio, introdurre il concetto di quantità di calore. Tutti i successivi calcoli relativi alle trasformazioni energetiche e termiche si baseranno su questo concetto.

Definizione

Quantità di caloreè l'energia che viene trasferita attraverso il trasferimento di calore.

Consideriamo la domanda: come esprimeremo questa quantità di calore?

La quantità di calore è correlata a Energia interna corpo, quindi, quando il corpo riceve energia, la sua energia interna aumenta, mentre quando la cede diminuisce (Fig. 1).

Riso. 1. Relazione tra quantità di calore ed energia interna

Conclusioni simili si possono trarre per quanto riguarda la temperatura corporea (Fig. 2).

Riso. 2. Relazione tra la quantità di calore e la temperatura

L'energia interna è espressa in joule (J). Ciò significa che anche la quantità di calore viene misurata in joule (in SI):

Designazione standard per la quantità di calore.

Per scoprire da cosa dipende, condurremo 3 esperimenti.

Esperimento n. 1

Prendiamo due corpi identici, ma masse diverse. Prendiamo ad esempio due pentole identiche e versiamo al loro interno quantità diverse di acqua (alla stessa temperatura).

Ovviamente, per far bollire la pentola che contiene più acqua, ci vorrà più tempo. Cioè, dovrà fornire più calore.

Da ciò possiamo concludere che la quantità di calore dipende dalla massa (direttamente proporzionale: maggiore è la massa, maggiore è la quantità di calore).

Riso. 3. Esperimento n. 1

Esperimento n. 2

Nel secondo esperimento riscalderemo corpi della stessa massa a temperature diverse. Cioè prendiamo due pentole d'acqua della stessa massa e scaldiamo l'una a , e la seconda, per esempio, a .

Ovviamente, per riscaldare la padella a una temperatura più alta, ci vorrà più tempo, cioè bisognerà impartire più calore.

Da ciò possiamo concludere che la quantità di calore dipende dalla differenza di temperatura (direttamente proporzionale: maggiore è la differenza di temperatura, maggiore è la quantità di calore).

Riso. 4. Esperimento n. 2

Esperimento n. 3

Nel terzo esperimento considereremo la dipendenza della quantità di calore dalle caratteristiche della sostanza. Per fare questo, prendi due pentole e versa l'acqua in una e l'olio di semi di girasole nell'altra. In questo caso le temperature e le masse dell'acqua e dell'olio devono essere le stesse. Scalderemo entrambe le padelle alla stessa temperatura.

Ci vorrà più tempo per riscaldare una pentola piena d'acqua, il che significa che dovrà impartire più calore.

Da ciò possiamo concludere che la quantità di calore dipende dal tipo di sostanza (di come parleremo esattamente nella prossima lezione).

Riso. 5. Esperimento n. 3

Dopo gli esperimenti, possiamo concludere che dipende:

• dal peso corporeo;
• cambiamenti nella sua temperatura;
• tipo di sostanza.

Notiamo che in tutti i casi che abbiamo considerato non stiamo parlando di transizioni di fase (cioè cambiamenti nello stato aggregato di una sostanza).

Allo stesso tempo, il valore numerico della quantità di calore può dipendere anche dalle sue unità di misura. Oltre al joule, che è un'unità SI, viene utilizzata un'altra unità di misura per la quantità di calore: caloria(tradotto come “calore”, “calore”).

Questo è un valore abbastanza piccolo, quindi il concetto di kilocaloria viene utilizzato più spesso: . Questo valore corrisponde alla quantità di calore che deve essere ceduta all'acqua per riscaldarla di .

Nella prossima lezione vedremo il concetto di capacità termica specifica, che mette in relazione una sostanza e la quantità di calore.

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Compiti a casa

1. Pagina 20, comma 7, domande n. 1-6. Peryškin A.V. Fisica 8. - M.: Bustard, 2010.
2. Perché durante la notte l'acqua del lago si raffredda molto meno della sabbia della spiaggia?
3. Perché un clima caratterizzato da forti sbalzi termici tra il giorno e la notte è detto bruscamente continentale?

Informazioni sulle unità di quantità di calore. Abbiamo definito l'unità di quantità di calore - la "piccola" caloria - come la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura dell'acqua di 1 K a pressione atmosferica. Ma poiché la capacità termica dell'acqua è diversa a temperature diverse, è necessario concordare la temperatura alla quale viene selezionato questo intervallo di un grado.

Nell'URSS è stata adottata la cosiddetta caloria di venti gradi, per la quale l'intervallo accettato va da 19,5 a 20,5 ° C. In alcuni paesi viene utilizzata una caloria di quindici gradi (intervallo. La prima è uguale a J, la seconda - J. A volte viene utilizzata una caloria media, pari a un centesimo della quantità di calore richiesta per riscaldare l'acqua da a

Misurazione della quantità di calore. Per misurare direttamente la quantità di calore ceduto o ricevuto da un corpo, vengono utilizzati strumenti speciali: i calorimetri.

Nella sua forma più semplice, un calorimetro è un recipiente riempito con una sostanza la cui capacità termica è ben nota, come l'acqua (calore specifico

La quantità misurata di calore viene trasferita in un modo o nell'altro al calorimetro, con conseguente variazione della sua temperatura. Misurando questo cambiamento di temperatura otteniamo calore

dove c è la capacità termica specifica della sostanza che riempie il calorimetro, la sua massa.

Va tenuto presente che il calore viene trasferito non solo alla sostanza del calorimetro, ma anche al recipiente e ai vari dispositivi che possono essere collocati al suo interno. Pertanto, prima della misurazione, è necessario determinare il cosiddetto equivalente termico del calorimetro: la quantità di calore che riscalda di un grado il calorimetro “vuoto”. A volte questa correzione viene introdotta aggiungendo una massa aggiuntiva alla massa dell'acqua, la cui capacità termica è uguale alla capacità termica della nave e di altre parti del calorimetro. Quindi possiamo supporre che il calore venga ceduto ad una massa d'acqua pari a Il valore è chiamato equivalente in acqua del calorimetro.

Misura della capacità termica. Il calorimetro serve anche per misurare la capacità termica. In questo caso è necessario conoscere esattamente la quantità di calore fornita (o rimossa). Se è nota, la capacità termica specifica si calcola dall'uguaglianza

dove è la massa del corpo in esame e la variazione della sua temperatura causata dal calore

Il calore viene fornito al corpo in un calorimetro, che deve essere progettato in modo tale che il calore fornito venga trasferito solo al corpo in esame (e, ovviamente, al calorimetro), ma non si disperda nello spazio circostante. Nel frattempo, tali perdite di calore si verificano sempre in una certa misura, e tenerne conto è la principale preoccupazione nelle misurazioni calorimetriche.

Misurare la capacità termica dei gas è difficile perché, a causa della loro bassa densità, la capacità termica della massa di gas che può essere immessa nel calorimetro è piccola. A temperature normali può risultare paragonabile alla capacità termica di un calorimetro vuoto, il che riduce inevitabilmente la precisione delle misurazioni. Ciò vale soprattutto per la misurazione della capacità termica a volume costante. Durante la determinazione, questa difficoltà può essere superata se il gas in prova viene costretto a fluire (a pressione costante) attraverso un calorimetro (vedi sotto).

Misurazione Quasi l'unico metodo per misurare direttamente la capacità termica di un gas a volume costante è il metodo proposto da Joly (1889). Lo schema di questo metodo è mostrato in Fig. 41.

Il calorimetro è costituito da una camera K, nella quale due sfere cave di rame identiche, dotate di piastre nella parte inferiore e di riflettori nella parte superiore, sono sospese alle estremità del raggio di una bilancia di precisione. Una delle sfere viene pompata, l'altra viene riempita con il gas da testare. Affinché il gas abbia una notevole capacità termica, viene introdotto sotto una pressione significativa e la massa del gas introdotto viene determinata mediante bilance, ripristinando l'equilibrio disturbato dall'introduzione del gas con dei pesi.

Dopo che è stato stabilito l'equilibrio termico tra le sfere e la camera, il vapore acqueo viene immesso nella camera (i tubi per l'ingresso e l'uscita del vapore si trovano sulle pareti anteriore e posteriore della camera e non sono mostrati in Fig. 41). Il vapore si condensa su entrambe le palline, riscaldandole, e confluisce nelle piastre. Ma su una sfera piena di gas si condensa più liquido, poiché la sua capacità termica è maggiore. A causa dell'eccessiva condensa su una delle palline, l'equilibrio delle palline verrà nuovamente interrotto. Bilanciando la bilancia, scopriamo la massa di liquido in eccesso che si è condensata a causa della presenza di gas nella palla. Se questa massa d'acqua in eccesso è uguale, moltiplicandola per il calore di condensazione dell'acqua, troveremo la quantità di calore utilizzata per riscaldare il gas dalla temperatura iniziale alla temperatura del vapore acqueo. un termometro, otteniamo:

dove è il calore specifico del gas. Conoscendo la capacità termica specifica, troviamo che la capacità termica molare

Misurazione Abbiamo già accennato al fatto che per misurare la capacità termica a pressione costante, il gas in esame è costretto a fluire attraverso un calorimetro. Solo in questo modo è possibile garantire la pressione del gas nonostante la fornitura di calore e riscaldamento, senza i quali non è possibile misurare la capacità termica. Come esempio di tale metodo, diamo qui una descrizione dell'esperimento classico di Regnault (lo schema dell'apparato è mostrato in Fig. 42.

Il gas di prova proveniente dal serbatoio A viene fatto passare attraverso un rubinetto attraverso una bobina posta in un recipiente con l'olio B, riscaldato da una fonte di calore. La pressione del gas è regolata da un rubinetto e la sua costanza è monitorata da un manometro.Dopo un lungo percorso nella serpentina, il gas assume la temperatura dell'olio, misurata da un termometro

Il gas riscaldato nella serpentina passa quindi attraverso un calorimetro ad acqua, si raffredda fino ad una certa temperatura misurata da un termometro ed esce. Misurando la pressione del gas nel serbatoio A all'inizio e alla fine dell'esperimento (per questo viene utilizzato un manometro), scopriamo la massa del gas che è passato attraverso l'apparecchio.

La quantità di calore trasferita dal gas al calorimetro è uguale al prodotto dell'equivalente in acqua del calorimetro e alla variazione della sua temperatura, dove è la temperatura iniziale del calorimetro.

L'energia interna di un corpo può cambiare a causa del lavoro di forze esterne. Per caratterizzare la variazione di energia interna durante il trasferimento di calore, viene introdotta una quantità chiamata quantità di calore e denotata Q.

Nel sistema internazionale l’unità di misura del calore, così come del lavoro e dell’energia, è il joule: = = = 1 J.

In pratica, talvolta viene utilizzata un'unità non sistemica della quantità di calore: la caloria. 1 cal. = 4,2 J.

Va notato che il termine “quantità di calore” è infelice. È stato introdotto in un momento in cui si credeva che i corpi contenessero un liquido calorico senza peso e inafferrabile. Il processo di scambio termico consiste presumibilmente nel fatto che il calorico, fluendo da un corpo all'altro, porta con sé una certa quantità di calore. Ora, conoscendo le basi della teoria cinetica molecolare della struttura della materia, comprendiamo che non c'è contenuto calorico nei corpi, il meccanismo per modificare l'energia interna del corpo è diverso. Tuttavia, il potere della tradizione è grande e continuiamo a usare un termine introdotto sulla base di idee errate sulla natura del calore. Allo stesso tempo, comprendendo la natura del trasferimento di calore, non si dovrebbero ignorare completamente le idee sbagliate al riguardo. Al contrario, tracciando un'analogia tra il flusso di calore e il flusso di un ipotetico liquido calorico, la quantità di calore e la quantità di calorico, quando si risolvono determinate classi di problemi, è possibile visualizzare i processi in corso e correttamente risolvere i problemi. Alla fine, le equazioni corrette che descrivono i processi di trasferimento del calore una volta venivano ottenute sulla base di idee errate sul calorico come vettore di calore.

Consideriamo più in dettaglio i processi che possono verificarsi a seguito dello scambio di calore.

Versare un po' d'acqua nella provetta e chiuderla con un tappo. Appendiamo la provetta a un'asta fissata su un supporto e poniamo sotto di essa una fiamma libera. La provetta riceve una certa quantità di calore dalla fiamma e la temperatura del liquido al suo interno aumenta. All’aumentare della temperatura aumenta l’energia interna del liquido. Si verifica un intenso processo di vaporizzazione. I vapori liquidi in espansione eseguono un lavoro meccanico per spingere il tappo fuori dalla provetta.

Conduciamo un altro esperimento con un modello di cannone ricavato da un pezzo di tubo di ottone, montato su un carrello. Da un lato il tubo è chiuso ermeticamente con un tappo di ebanite attraverso il quale viene fatto passare un perno. I fili sono saldati al perno e al tubo, terminando con terminali ai quali è possibile fornire tensione dalla rete di illuminazione. Il modello cannone è quindi una sorta di caldaia elettrica.

Versare un po' d'acqua nella canna del cannone e chiudere il tubo con un tappo di gomma. Colleghiamo la pistola a una fonte di alimentazione. La corrente elettrica che passa attraverso l'acqua la riscalda. L'acqua bolle, provocando un'intensa formazione di vapore. La pressione del vapore acqueo aumenta e, infine, svolgono il lavoro di spingere il tappo fuori dalla canna della pistola.

La pistola, a causa del rinculo, rotola in direzione opposta all'espulsione del tampone.

Entrambe le esperienze sono accomunate dalle seguenti circostanze. Nel processo di riscaldamento del liquido in vari modi, la temperatura del liquido e, di conseguenza, la sua energia interna sono aumentate. Affinché il liquido potesse bollire ed evaporare intensamente, era necessario continuare a riscaldarlo.

I vapori liquidi, grazie alla loro energia interna, eseguivano lavoro meccanico.

Investighiamo la dipendenza della quantità di calore necessaria per riscaldare un corpo dalla sua massa, dalle variazioni di temperatura e dal tipo di sostanza. Per studiare queste dipendenze utilizzeremo acqua e petrolio. (Per misurare la temperatura nell'esperimento, viene utilizzato un termometro elettrico costituito da una termocoppia collegata a un galvanometro a specchio. Una giunzione della termocoppia viene immersa in un recipiente con acqua fredda per garantirne la temperatura costante. L'altra giunzione della termocoppia misura la temperatura del liquido in fase di studio).

L'esperienza si compone di tre serie. Nella prima serie, per una massa costante di un liquido specifico (nel nostro caso l'acqua), viene studiata la dipendenza della quantità di calore necessaria per riscaldarlo dalle variazioni di temperatura. Giudicheremo la quantità di calore ricevuta dal liquido dal riscaldatore (stufa elettrica) in base al tempo di riscaldamento, supponendo che esista una relazione direttamente proporzionale tra loro. Affinché il risultato dell'esperimento corrisponda a questa ipotesi, è necessario garantire un flusso di calore stazionario dalla stufa elettrica al corpo riscaldato. Per fare ciò, la stufa elettrica è stata accesa in anticipo, in modo che all'inizio dell'esperimento la temperatura della sua superficie cessasse di cambiare. Per riscaldare il liquido in modo più uniforme durante l'esperimento, lo mescoleremo utilizzando la termocoppia stessa. Registreremo le letture del termometro a intervalli regolari fino a quando il punto luminoso raggiungerà il bordo della scala.

Concludiamo: esiste una relazione direttamente proporzionale tra la quantità di calore necessaria per riscaldare un corpo e la variazione della sua temperatura.

Nella seconda serie di esperimenti confronteremo le quantità di calore necessarie per riscaldare liquidi identici di masse diverse quando la loro temperatura cambia della stessa quantità.

Per comodità di confronto dei valori ottenuti, la massa d'acqua per il secondo esperimento verrà considerata due volte inferiore a quella del primo esperimento.

Registreremo nuovamente le letture del termometro a intervalli regolari.

Confrontando i risultati del primo e del secondo esperimento si possono trarre le seguenti conclusioni.

Nella terza serie di esperimenti confronteremo le quantità di calore necessarie per riscaldare masse uguali di liquidi diversi quando la loro temperatura cambia della stessa quantità.

Riscalderemo l'olio su una stufa elettrica, la cui massa è uguale alla massa dell'acqua nel primo esperimento. Registreremo le letture del termometro a intervalli regolari.

Il risultato dell'esperimento conferma la conclusione che la quantità di calore necessaria per riscaldare un corpo è direttamente proporzionale alla variazione della sua temperatura e, inoltre, indica la dipendenza di questa quantità di calore dal tipo di sostanza.

Poiché l'esperimento ha utilizzato olio, la cui densità è inferiore alla densità dell'acqua, e riscaldare l'olio a una certa temperatura ha richiesto meno calore che riscaldare l'acqua, si può presumere che la quantità di calore richiesta per riscaldare un corpo dipenda dalla sua densità.

Per verificare questa ipotesi, riscalderemo simultaneamente masse uguali di acqua, paraffina e rame su un riscaldatore a potenza costante.

Dopo lo stesso tempo, la temperatura del rame è di circa 10 volte e quella della paraffina di circa 2 volte superiore alla temperatura dell'acqua.

Ma il rame ha una densità maggiore e la paraffina ha una densità inferiore rispetto all'acqua.

L'esperienza dimostra che la grandezza che caratterizza la velocità di variazione della temperatura delle sostanze da cui sono costituiti i corpi coinvolti nello scambio termico non è la densità. Questa quantità è chiamata capacità termica specifica di una sostanza ed è indicata con la lettera c.

Un dispositivo speciale viene utilizzato per confrontare le capacità termiche specifiche di diverse sostanze. Il dispositivo è costituito da rack in cui sono fissate una sottile lastra di paraffina e una striscia con aste passate attraverso di essa. Alle estremità delle aste sono fissati cilindri di alluminio, acciaio e ottone di uguale massa.

Riscaldiamo i cilindri alla stessa temperatura immergendoli in un recipiente con acqua appoggiato su un fornello caldo. Fissiamo le bombole calde alle cremagliere e le liberiamo dal fissaggio. I cilindri toccano contemporaneamente la piastra di paraffina e, sciogliendo la paraffina, iniziano ad affondarvi. La profondità di immersione di cilindri della stessa massa in una piastra di paraffina, quando la loro temperatura cambia della stessa quantità, risulta essere diversa.

L'esperienza dimostra che le capacità termiche specifiche di alluminio, acciaio e ottone sono diverse.

Dopo aver effettuato opportuni esperimenti con la fusione di solidi, la vaporizzazione di liquidi e la combustione di carburante, otteniamo le seguenti dipendenze quantitative.

Per ottenere unità di quantità specifiche, devono essere espresse dalle formule corrispondenti e nelle espressioni risultanti sostituire unità di calore - 1 J, massa - 1 kg e capacità termica specifica - 1 K.

Otteniamo le seguenti unità: capacità termica specifica – 1 J/kg·K, altri calori specifici: 1 J/kg.