La temperatura è una misura dell’energia cinetica traslazionale media delle molecole di un sistema. Il calore è comunemente espresso in una delle due unità: la caloria, una vecchia unità metrica, e l’unità termica britannica (Btu), un’unità inglese comunemente usata negli Stati Uniti. Gli scienziati esprimono il calore in termini di joule, un’unità usata per tutte le forme di energia.
Quando si aggiunge calore a una sostanza allo stato solido, le molecole della sostanza guadagnano energia cinetica e la temperatura della sostanza aumenta. La quantità di calore necessaria per innalzare un’unità di massa della sostanza di un grado di temperatura è chiamata calore specifico della sostanza. A causa del modo in cui la caloria e il Btu sono definiti, il calore specifico di qualsiasi sostanza è lo stesso in entrambi i sistemi di misura. Per esempio, il calore specifico dell’acqua è 1 caloria per grammo per grado Celsius; cioè, 1 caloria di calore è necessaria per aumentare la temperatura di 1 grammo di acqua di 1 grado Celsius; è anche 1 Btu per libbra per grado Fahrenheit.
Quando un solido raggiunge una certa temperatura, si trasforma in un liquido. Questa temperatura è una proprietà particolare della sostanza ed è chiamata il suo punto di fusione. Mentre avviene la transizione solido-liquido, non c’è nessun cambiamento di temperatura. Tutto il calore aggiunto viene convertito nell’energia potenziale interna associata allo stato liquido. La quantità di calore necessaria per convertire un’unità di massa di una sostanza da solido a liquido è chiamata calore di fusione, o calore latente di fusione, della sostanza. Come il calore specifico, anche il calore latente è una proprietà di una particolare sostanza. Il calore latente di fusione per la transizione da ghiaccio ad acqua è di 80 calorie per grammo.
Dopo che una sostanza è completamente cambiata da un solido a un liquido, l’ulteriore aggiunta di calore fa aumentare ancora la temperatura fino a raggiungere il punto di ebollizione, la particolare temperatura alla quale la sostanza data cambia da un liquido a un gas. Durante la transizione liquido-gas, la temperatura rimane costante fino a quando il cambiamento è completato. Il calore di vaporizzazione, o calore latente di vaporizzazione, è il calore che deve essere aggiunto per convertire un’unità di massa della sostanza da liquido a gas.
- Introduzione
- Misure del calore
- Trasferimento del calore
- Studio e analisi del calore
- Bibliografia