scienzità: Come risolvere un problema con il calore specifico come incognita

sabato 17 dicembre 2022

Come risolvere un problema con il calore specifico come incognita

di Vittorio Sossi

inserita il 12-12-2022

“ Impostiamo e risolviamo un problema sul calore specifico „

In questa videolezione impariamo come impostare e risolvere un problema con il calore specifico di una sostanza come incognita

MATERIA: Fisica/Chimica;

Calibrato per: classi prime superiori - biennio scienze integrate

ARGOMENTO: il calore specifico

Come affrontare e svolgere un problema semplice sul calore specifico come incognita utilizzando la formula inversa.

Prima di tutto: leggere attentamente il testo del problema

Ho fornito 550 J di energia a 1,25 Kg di una sostanza misteriosa. La sua temperatura è aumentata di 1 grado. Qual è il calore specifico della sostanza? è una delle sostanze della tabella qui sotto, quale sarà?

Poi impostare correttamente i dati e individuare l'incognita

DATI- Il problema mi dà i seguenti dati:
Q= 550 J - l'energia fornita 550 J (calore) il joule è l'unità di misura dell'energia e del calore nel S.I.
m = 1,25 Kg la massa della sostanza 1,25 Kg - il chilogrammo è l'unità di misura della massa nel S.I.
ΔT = 1 K la differenza di Temperatura (in Kelvin) ΔT = (T2-T1) che mi fornisce l'indicazione di quanti gradi è aumentata la temperatura (in questo caso la temperatura aumenta in quanto sono io che ho fornito calore alla sostanza e al sistema)
c = ??? Quindi la mia incognita è proprio il calore specifico (c) della sostanza misteriosa

Scrivere la formula del calore specifico e poi utilizzare la formula inversa per isolare c

Per cui mi scrivo prima la formula del calore specifico
Q = c. m . (T2 - T1) oppure Q = c. m . ΔT

Poi ne ricavo una formula inversa in cui la mia incognita è proprio il calore specifico c.
da Q = c. m . ΔT ---> c= Q/(m*ΔT)
NB: io sconsiglio sempre di cercare di ricordare tutte le formule inverse
è molto più sensato ricordare un'unica formula e sapersi ricavare le altre
Come passare dall'una all'altra è un problema di matematica, mi limito solo a ricordare il solito trucco: se un fattore è al denominatore da un lato dell'equazione passerà al numeratore nell'altro (sotto da un lato, sopra nell'altro)
se un fattore è al numeratore da un lato dell'equazione passerà al denominatore nell'altro (sopra da un lato, sotto nell'altro)

Quindi tramite la formula inversa mi ricavo il valore di c

Solo alla fine sostituire i valori ai simboli

Una volta impostata correttamente l'equazione, dopo aver isolato il calore specifico c, sostituiamo i valori dei dati associati alle rispettive unità di misura e calcoliamo il valore del Calore specifico c (nel video)
NB: è buona prassi riportare SEMPRE le unità di misura non solo perché non riportarle è un errore grave, un valore numerico privo della sua unità di misura non ha alcun senso, ma anche perché il risultato della nostra equazione DEVE avere le unità di misura del calore specifico.
Se ci accorgiamo che non è così è perché abbiamo impostato male l'equazione.

Esempio nel caso in questione:
Unità di misura di c li vediamo dalla tabella qui sopra se non ce li ricordassimo:
J/(Kg*K)
unità risultante dalla formula inversa:
Q [calore Joule]/(m [massa Kg]*ΔT [Temperatura K)
cioè J/(Kg*K)
Quindi la formula è stata impostata correttamente!

Tutte queste tappe sono commentate nella videolezione; la soluzione la trovate nel video

Infine usare la tabella per rispondere alla seconda domanda

Una volta che abbiamo il valore di c possiamo confrontarlo con quelli riportati nella tabella e identificare la sostanza contraddistinta da quel calore specifico.

Tutte queste tappe sono commentate nella videolezione