L’equilibrio termico

L’equilibrio termico: nel calorimetro le temperature si incontrano

Un corpo caldo messo nell’acqua fredda di un calorimetro: il calore passa dal caldo al freddo finché le due temperature non sono uguali. Il calore ceduto dal corpo è uguale a quello assorbito dall’acqua, e da questa uguaglianza si calcola la temperatura di equilibrio.

Temperatura di equilibrio —
Calore ceduto dal corpo caldo —
Calore assorbito dall’acqua —
Differenza di temperatura adesso —
mA cA (tA − te) = mB cB (te − tB)

In un calorimetro ben isolato non entra né esce calore: tutto quello che il corpo caldo perde lo guadagna l’acqua. Uguagliando i due calori si trova te, una media delle due temperature «pesata» con le capacità termiche m c.

Prova con il ferro: mezzo chilo a 90 °C in mezzo chilo d’acqua la scalda di pochi gradi, perché il ferro ha un calore specifico nove volte più piccolo. Con acqua calda al posto del ferro, invece, l’equilibrio è a metà strada.

All’inizio il calore passa in fretta, poi sempre più piano: il flusso è proporzionale alla differenza di temperatura, che si riduce. È lo stesso principio con cui si misura il calore specifico di un materiale sconosciuto.

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