Soluzioni
  • Il calore specifico dell'acciaio indica la quantità di calore che si deve trasferire a un chilogrammo di acciaio per alzare o abbassare la sua temperatura di una unità kelvin.

    A differenza di altri metalli, per l'acciaio non esiste un unico valore per il calore specifico; questo perché l'acciaio non è un materiale puro, ma si ottiene dall'unione di più leghe. Le principali componenti sono ferro e carbonio, e a seconda delle esigenze si possono forgiare diversi tipi di acciaio aggiungendo altri metalli come silicio, rame, manganese o cromo.

    Anche lo stesso acciaio inox non è unico, ma ne esistono vari tipi contenenti percentuali di cromo o nichel differenti, con una miscela che dipende dagli utilizzi dell'oggetto che deve essere realizzato.

    Nonostante ciò negli esercizi si è soliti assumere come calore specifico dell'acciaio

    c_{acciaio} = 502 \ \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}} \ \ \ (100 \mbox{ kPa}, \ 25\ ^{\circ}\mbox{C})

    Vi facciamo notare che abbiamo specificato sia la pressione che la temperatura perché il calore specifico di una qualsiasi sostanza varia al variare della pressione che agisce sulla sostanza, nonché della temperatura dell'ambiente circostante.

    In generale, salvo diverse indicazioni, si assumono come valori standard di riferimento una temperatura di 25 °C e una pressione di 100 kPa.

    Calore specifico dell'acciaio in altre unità di misura

    Nelle applicazioni pratiche si preferisce esprimere il calore specifico dell'acciaio in joule (J) su chilogrammo (kg) per kelvin (K)

    \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}

    cioè usando le misure fondamentali del Sistema Internazionale per calore, massa e temperatura.

    Alcune delle varianti più usate sono le seguenti:

    \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot\ ^{\circ}\mbox{C}}, \ \ \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}, \ \ \ \frac{\mbox{cal}}{\mbox{g} \cdot\ ^{\circ}\mbox{C}}

    dove kcal indica la chilocaloria, cal la caloria e g il grammo.

    1) Il calore specifico dell'acciaio in \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot ^{\circ}\mbox{C}} ha lo stesso valore numerico del calore specifico in \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}

    c_{acciaio} = 502 \ \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot\ ^{\circ}\mbox{C}}\ \ \ (100 \mbox{ kPa}, \ 25^{\circ}\mbox{C})

    Ciò è una conseguenza del fatto che le differenze di temperatura tra scala kelvin e scala celsius sono equivalenti, infatti una variazione di temperatura di 1 K corrisponde a una variazione di temperatura di 1 °C.

    2) Il calore specifico dell'acciaio in \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}} è

    c_{acciaio} = 0,12 \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}\ \ \ (100 \mbox{ kPa}, \ 25^{\circ}\mbox{C})

    e si ricava convertendo 502 joule in kilocalorie

    502 \mbox{ J} = (502:4184) \mbox{ kcal} \simeq 0,12 \mbox{ kcal}

    3) Il calore specifico dell'acciaio espresso in \frac{\mbox{cal}}{\mbox{g} \cdot\ ^{\circ}\mbox{C}} ha lo stesso valore numerico del calore specifico riportato in \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}, ossia

    c_{acciaio} = 0,12 \ \frac{\mbox{cal}}{\mbox{g} \cdot\ ^{\circ}\mbox{C}} \ \ \ (100 \mbox{ kPa}, \ 25^{\circ}\mbox{C})

    per giungere a tale conclusione basta procedere col solito metodo per svolgere le equivalenze e convertire le kilocalorie in calorie e i chilogrammi in grammi

    \\ c_{acciaio} = 0,12 \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}} = 0,12 \ \frac{\mbox{kcal}}{\mbox{kg} \cdot\ ^{\circ}\mbox{C}} = \\ \\ \\ 0,12 \cdot \frac{1000\mbox{ cal}}{(1000 \mbox{ g}) \cdot\ ^{\circ}\mbox{C}} = 0,12 \ \frac{\mbox{ cal}}{\mbox{g} \cdot\ ^{\circ}\mbox{C}}\ \ \ (100 \mbox{ kPa}, \ 25^{\circ}\mbox{C})

    ***

    Per concludere vi segnaliamo la nostra lezione sul calore specifico dove, tra le altre cose, potete consultare una tabella con il calore specifico dei vari materiali.

    Risposta di Galois
MEDIEGeometriaAlgebra e Aritmetica
SUPERIORIAlgebraGeometriaAnalisiVarie
UNIVERSITÀAnalisiAlgebra LineareAlgebraAltro
EXTRAVita quotidiana
Esercizi simili e domande correlate
Domande della categoria Superiori-Senza categoria