Il calore specifico è la quantità di calore per unità di massa necessaria per aumentare la temperatura di un materiale di un grado Celsius o Kelvin. Questi tre problemi di esempio sul calore specifico mostrano come trovare il calore specifico di un materiale o altre informazioni che riguardano il calore specifico.

Equazione del calore specifico

L’equazione più comunemente associata al calore specifico è

Q = mcΔT

dove
Q = energia termica
m = massa
c = calore specifico
ΔT = cambiamento di temperatura = (Tfinal – Tinitial)

Un buon modo per ricordare questa formula è Q = “em cat”

In pratica, questa equazione è usata per determinare la quantità di calore aggiunto a un materiale per aumentare la temperatura di una certa quantità (o la quantità persa mentre il materiale si raffredda).

Questa equazione si applica solo ai materiali che rimangono nello stesso stato di materia (solido, liquido o gas) mentre la temperatura cambia. I cambiamenti di fase richiedono ulteriori considerazioni sull’energia.

Problema di esempio sul calore specifico – Trova la quantità di calore

Questione: Un cubo di piombo di 500 grammi è riscaldato da 25 °C a 75 °C. Quanta energia è stata necessaria per riscaldare il piombo? Il calore specifico del piombo è 0,129 J/g°C.

Soluzione: Per prima cosa, prendiamo le variabili che conosciamo.

m = 500 grammi
c = 0,129 J/g°C
ΔT = (Tfinal – Tinitial) = (75 °C – 25 °C) = 50 °C

Inseriamo questi valori nell’equazione del calore specifico di sopra.

Q = mcΔT

Q = (500 grammi)-(0,129 J/g°C)-(50 °C)

Q = 3225 J

Risposta: Ci sono voluti 3225 Joule di energia per riscaldare il cubo di piombo da 25 °C a 75 °C.

Problema di esempio sul calore specifico – Trova il calore specifico

Questione: Una palla di metallo di 25 grammi viene riscaldata a 200 °C con 2330 Joule di energia. Qual è il calore specifico del metallo?

Soluzione: Elencare le informazioni che conosciamo.

m = 25 grammi
ΔT = 200 °C
Q = 2330 J

Posizionare queste informazioni nell’equazione del calore specifico.

Q = mcΔT

2330 J = (25 g)c(200 °C)

2330 J = (5000 g°C)c

Dividere entrambi i lati per 5000 g°C

c = 0,466 J/g°C

Risposta: Il calore specifico del metallo è 0,466 J/g°C.

Problema di esempio sul calore specifico – Trova la temperatura iniziale

Domanda: Un pezzo di rame caldo di 1 kg è lasciato raffreddare a 100°C. Se il rame ha emesso 231 kJ di energia, qual era la temperatura iniziale del rame? Il calore specifico del rame è 0,385 J/g°C.

Soluzione: Elencare le nostre variabili date:

m = 1 kg
Tfinal = 100 °C
Q = -231 kJ (Il segno negativo è perché il rame si sta raffreddando e perde energia.)
c = 0,385 J/g°C

Dobbiamo rendere le nostre unità coerenti con le unità di calore specifico, quindi convertiamo le unità di massa e di energia.

m = 1 kg = 1000 grammi

1 kJ = 1000 J
Q = -231 kJ – (1000 J/kJ) = -231000 J

Inseriamo questi valori nella formula del calore specifico.

Q = mcΔT