Il calore non è che una delle tante forme sotto cui si può presentare l'energia.
Come abbiamo già visto, il primo pricipio della termodinamica dice che l'energia non si crea né si distrugge, ma può solo essere trasformata da una forma all'altra. in altre parole il quantitativo di energia presente nell'universo è costante, ma non è detto che possiamo avere sempre energia a disposizione. Una volta trasformata in calore e dispersa nell'ambiente infatti l'energia diventa difficilmente riutilizzabile.
Per ottenere calore gli uomini usano di solito delle reazioni chimiche esoergoniche (o esotermiche). Quando i primi Homo erectus si scaldavano davanti al fuoco nel pleistocene (un milione e cinquecentomila anni fa), non facevano altro che trasformare energia potenziale chimica (contenuta nel legno) in luce e calore.
Naturalmente sarebbe dovuto passare ancora del tempo prima che qualche insegnante di scienze tartassasse i suoi alunni con la storia dell'energia potenziale chimica...
Oggi è naturalmente assai più semplice per noi Homo sapiens, generare calore, ma i principi termodinamici che entrano in gioco quando dobbiamo cuocere qualcosa sono gli stessi del pleistocene. Il calore si propaga spontaneamente da un corpo a temperatura maggiore a uno a temperatura inferiore.
Detto in altro modo, se si mette una pentola di acqua fredda sulla fiamma il calore passerà da quest'ultima alla pentola scaldandola.
Una scoperta scientifica sensazionale!!!
La quantità di energia che bisogna convertire in calore per scaldare qualcosa non è però sempre uguale e dipende dal materiale che si scalda.
Si definisce CALORE SPECIFICO di una sostanza
LA QUANTITA' DI ENERGIA CHE OCCORRE USARE PER FAR AUMENTARE DI UN GRADO CELSIUS, LA TEMPERATURA DI UN GRAMMO DI QUELLA SOSTANZA.
Il calore specifico si potrebbe però anche esprimere in quest'altro modo: LA QUANTITA' DI ENERGIA CHE UN GRAMMO DI SOSTANZA CEDE ALL'AMBIENTE RAFFREDDANDOSI DI UN GRADO
Alcune sostanze, come ad esempio i metalli, si scaldano molto velocemente e altrettanto velocemente cedono all'ambiente il calore precedentemente accumulato. Essi hanno un basso calore specifico, cioè occorre poca energia per scaldarli.
Altre sostanze, come ad esempio l'acqua, hanno un calore specifico molto alto. Ciò significa che devo usare molta energia per scaldare l'acqua, ma anche che una volta che l'acqua si è scaldata, tende a mentenere calore per molto tempo.
Non è un caso se il radiatore dell'automobile è fatto da sottili lamine di metallo. Il liquido "trasporta" il calore in eccesso del motore al radiatore che si scalda rapidamente, ma anche molto rapidamente cede calore all'ambiente (l'aria che arriva dall'esterno). In questo modo si riesce a disperdere l'eccesso di calore del motore in modo molto più efficiente.
Tabella dei calori specifici di alcune sostanze valori calcolati a 20 °C e 1 atm
(tratta da www.itchiavari.org)
Sostanza
cal/g × °C
J/kg × °C
Alluminio
0.21
896
Argento
0.057
239
Rame
0.092
385
Zinco
0.096
389
Piombo
0.031
129
Ferro
0.108
450
Stagno
0.057
239
Bronzo
0.091
380
Invar (lega di acciaio al 36% di
Ni)
0.11
460
Ottone
0.091
380
Oro
0.031
129
Mercurio
0.033
139
Carbone vegetale
0.263
1200
Zolfo
0.175
732
Ghiaccio ( a 0 °C)
0.488
2040
Acqua ( a 0 °C)
1.01
4218
Acqua
1
4184
Acqua di mare
0.95
3925
Glicerolo
0.572
2390
Etanolo
0.581
2430
Benzina
0.536
2240
Olio lubrificante
0.443
1850
Petrolio
0.455
1900
Aria
0.24
1005
Idrogeno
3.397
14280
Ossigeno
0.291
917
Azoto
0.248
1038
Biossido di carbonio
0.20
836
Vapore d'acqua ( a 100 °C)
0.464
1940
La tabella qui sopra riporta i calori specifici di alcune sostanze. Nella prima colonna i valori sono espressi in calorie per grammo, cioè si riporta quante calorie occorrono per scaldare un grammo di sostanza. La seconda colonna esprime i calori specifici in joule per kilogrammo, cioè riporta quanti joule occorrono per scaldare di un grado un kilogrammo di sostanza.
Una CALORIA viene definita come la quantità di energia necessaria a riscaldare di un grado (da 14,5 a 15,5 °C) un grammo d'acqua. Da ciò consegue che il calore specifico dell'acqua espresso in calorie è uguale a 1.
In dietetica è ancora molto usata, benché non faccia parte del SI, la kilocaloria (1 kcal = 1000 cal). In kilocalorie si misura di solito la quantità di energia contenuta nei cibi. Ad esempio un grammo di carboidrati (pane, pasta) contiene circa 4 Kcal, mentre un grammo di grassi (olio, burro, nutella) ne contiene più del doppio, circa 9Kcal.
Naturalmente potete sempre passare da calorie a joule e viceversa ricordando che:
1cal = 4,184 joule
PROVIAMO A FARE QUALCHE CALCOLO...
Ricordate che:
ESEMPIO 1
Ascolta il prof.
ESEMPIO 2
Ascolta il prof.
Bene adesso non mi dite che non avete ancora capito!!!
l'energia.
