L’idea essenziale
Temperatura e calore non sono sinonimi. La temperatura descrive lo stato termico di un sistema ed è legata alla distribuzione microscopica dell’energia; il calore è invece energia trasferita tra sistemi a causa di una differenza di temperatura.
Temperatura e scala Kelvin
Un corpo non «contiene calore» nel senso termodinamico. Contiene energia interna. Quando due corpi a temperature diverse vengono messi in contatto termico, può esserci un trasferimento di energia come calore dal sistema più caldo a quello più freddo fino al raggiungimento dell’equilibrio termico.
Capacità termica e calore specifico
La temperatura assoluta in kelvin è fondamentale nelle relazioni termodinamiche. Una variazione di 1 K ha la stessa ampiezza di una variazione di 1 °C, ma gli zeri delle due scale sono diversi: T(K) = t(°C) + 273,15 . Proporzioni come quelle delle leggi dei gas richiedono la temperatura assoluta.
Esempio: riscaldare acqua
Se non avviene un cambiamento di fase e il calore specifico può essere considerato costante, il trasferimento energetico necessario per cambiare la temperatura è Q = mcΔT . Una sostanza con calore specifico elevato richiede più energia per ottenere la stessa variazione di temperatura a parità di massa.
L’idea essenziale
Per 0,50 kg d’acqua, usando c ≈ 4180 J/(kg·K), aumentare la temperatura di 10 K richiede circa Q = 0,50 × 4180 × 10 = 20 900 J , cioè 20,9 kJ, se trascuriamo le perdite e il contenitore.
Un corpo non «contiene calore» nel senso termodinamico. Contiene energia interna. Quando due corpi a temperature diverse vengono messi in contatto termico, può esserci un trasferimento di energia come calore dal sistema più caldo a quello più freddo fino al raggiungimento dell’equilibrio termico.