Soluzioni
  • Si definisce calore specifico del ferro la quantità di calore che dev'essere trasferita a 1 kg di ferro per aumentare o diminuire la sua temperatura di 1 grado centigrado. Alla temperatura di 25 °C e alla pressione di 100 kPa il calore specifico del ferro è

    c_{ferro} = 460 \ \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot \ ^{\circ}\mbox{C}} \ \ \ (25 \ ^{\circ}\mbox{C}, \ 100 \mbox{ kPa})

    Per come sono state definite le scale di temperatura kelvin e celsius, una variazione di temperatura di 1 °C equivale a una variazione di temperatura di 1 K, quindi il valore numerico del calore specifico del ferro non cambia se come unità di misura della temperatura ricorriamo al kelvin.

    c_{ferro} = 460 \ \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}} \ \ \ (25 \ ^{\circ}\mbox{C}, \ 100 \mbox{ kPa})

    Il calore specifico di un materiale dipende dalla pressione che agisce sulla sostanza e dalla temperatura dell'ambiente circostante, quindi è sempre bene specificare tali valori e non darli mai per scontato. Ciononostante, salvo diverse indicazioni, si assumono come valori di riferimento una temperatura di 25 °C e una pressione di 100 kPa.

    Possiamo così concludere che affinché la temperatura di 1 kg di ferro vari di 1 grado centigrado (o di un'unità kelvin), bisogna trasferirgli 460 joule di calore.

    Calore specifico del ferro in altre unità di misura

    Le unità di misura fondamentali definite dal Sistema Internazionale per calore, massa e temperatura sono rispettivamente il joule, il chilogrammo e il kelvin, quindi l'unità di misura SI del calore specifico è il \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}.

    Nonostante ciò è possibile esprimere il calore specifico del ferro con altre unità di misura, in cui l'energia è espressa in chilocalorie (kcal) o in calorie (cal) e la massa in grammi (g):

    \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}, \ \ \ \frac{\mbox{cal}}{\mbox{g} \cdot \mbox{K}}

    1) Il calore specifico del ferro in \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}} è

    c_{ferro} = 0,11 \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}} \ \ \ (25 \ ^{\circ}\mbox{C}, \ 100 \mbox{ kPa})

    ottenuto convertendo 460 joule in kilocalorie.

    2) Il calore specifico del ferro in \frac{\mbox{cal}}{\mbox{g} \cdot \mbox{K}} ha lo stesso valore numerico del calore specifico espresso in \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}

    c_{ferro} = 0,11 \ \frac{\mbox{cal}}{\mbox{g} \cdot \mbox{K}} \ \ \ (25 \ ^{\circ}\mbox{C}, \ 100 \mbox{ kPa})

    Basta infatti osservare che

    1 \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}} = 1 \ \frac{\mbox{cal}}{\mbox{g} \cdot \mbox{K}}

    come risulta evidente dalle seguenti equivalenze:

    1 \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}} = \frac{1000 \mbox{ cal}}{(1000 \mbox{ g}) \cdot \mbox{K}} = \frac{1000}{1000} \ \frac{\mbox{cal}}{\mbox{g} \cdot \mbox{K}} = 1 \ \frac{\mbox{cal}}{\mbox{g} \cdot \mbox{K}}

    ***

    Per una tabella sul calore specifico dei vari materiali e per qualsiasi tipo di approfondimento potete consultare la lezione del link.

    Risposta di Galois
 
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