Misurare quantità di calore con esperimento
Salve, volevo sapere come si calcola sperimentalmente (non ditemi che ci sono le formule, perchè le formule sono state ricavate dagli esperimenti) la quantità di calore che bisogna cedere a una certa quantità di gas per far variare di $DeltaT$ la sua temperatura in condizioni isocore.
Mi spiego meglio. Nel caso dell'acqua, si è stabilito che la quantità di calore che bisogna cedere ad essa per far variare la sua temperatura di $DeltaT$ è $Q=C*DeltaT$, dove $C$ è la capacità termica che per convenzione è $1$. Quindi, se io metto un corpo a una certa temperatura in un recipiente contenente acqua, accade che, dopo un certo tempo i due corpi hanno la stessa $T$. Dunque, sapendo che la quantità di calore che per esempio l'acqua ha assorbito è $Q$, posso risalire facilmente alla capacità termica e dunque al calore specifico dell'altro corpo sapendo la sua variazione di temperatura.
Tuttavia, se ho capito bene, anche se apparentemente il calore sembri essere una funzione di stato, in realtà non lo è perchè la quantità di calore da somministrare ad un corpo non dipende soltanto dalla sua variazione di temperatura, ma anche da altri fattori: è quanto accade per esempio in una trasformazione isobara e isocora. Per far variare la temperatura di $DeltaT$, la quantità di calore da somministrare al gas in condizioni isocore è minore che in condizioni isobare. Ora quello che volevo sapere è come si riesce a misurare con gli esperimenti tale quantità di calore. Grazie mille.
Mi spiego meglio. Nel caso dell'acqua, si è stabilito che la quantità di calore che bisogna cedere ad essa per far variare la sua temperatura di $DeltaT$ è $Q=C*DeltaT$, dove $C$ è la capacità termica che per convenzione è $1$. Quindi, se io metto un corpo a una certa temperatura in un recipiente contenente acqua, accade che, dopo un certo tempo i due corpi hanno la stessa $T$. Dunque, sapendo che la quantità di calore che per esempio l'acqua ha assorbito è $Q$, posso risalire facilmente alla capacità termica e dunque al calore specifico dell'altro corpo sapendo la sua variazione di temperatura.
Tuttavia, se ho capito bene, anche se apparentemente il calore sembri essere una funzione di stato, in realtà non lo è perchè la quantità di calore da somministrare ad un corpo non dipende soltanto dalla sua variazione di temperatura, ma anche da altri fattori: è quanto accade per esempio in una trasformazione isobara e isocora. Per far variare la temperatura di $DeltaT$, la quantità di calore da somministrare al gas in condizioni isocore è minore che in condizioni isobare. Ora quello che volevo sapere è come si riesce a misurare con gli esperimenti tale quantità di calore. Grazie mille.
Risposte
Beh, che le formule siano ricavate dagli esperimenti e' una frase un po' forte...
Comunque, in generale ci sono molti strumenti per misurare le quantita' di calore scambiate. Prova a dare un'occhiata alla pagina di wikipedia sulla calorimetria.
Tutti questi strumenti si basano ovviamente su applicazioni della termodinamica, e in ultima analisi sul primo principio.
Per esempio, nel problema che citavi, nel caso dell'isocora, poiche' il volume non cambia, il gas non fa lavoro sull'esterno, per cui tutto il calore ricevuto va in aumento dell'energia interna (e quindi della temperatura). Invece nel caso dell'isobara,la pressione e' costante, per cui il volume deve variare, e il gas fa lavoro sul mondo esterno. Allora parte del calore ricevuto "fuoriesce" dal sistema, e quindi l'energia interna cresce di meno (e cosi' la temperatura).
Se riesci a misurare il lavoro fatto (facile, perche' e' meccanica), e la variazione di energia interna (che dipende dal sistema considerato) hai misurato anche il calore scambiato. Credo che la parte difficile sia quest'ultima, perche' non sempre l'energia interna e' una funzione semplice della temperatura. Su wikipedia trovi anche la descrizione dei vari strumenti che vengono impiegati e dei loro principi di funzionamento. Lettura consigliata.
Comunque, in generale ci sono molti strumenti per misurare le quantita' di calore scambiate. Prova a dare un'occhiata alla pagina di wikipedia sulla calorimetria.
Tutti questi strumenti si basano ovviamente su applicazioni della termodinamica, e in ultima analisi sul primo principio.
Per esempio, nel problema che citavi, nel caso dell'isocora, poiche' il volume non cambia, il gas non fa lavoro sull'esterno, per cui tutto il calore ricevuto va in aumento dell'energia interna (e quindi della temperatura). Invece nel caso dell'isobara,la pressione e' costante, per cui il volume deve variare, e il gas fa lavoro sul mondo esterno. Allora parte del calore ricevuto "fuoriesce" dal sistema, e quindi l'energia interna cresce di meno (e cosi' la temperatura).
Se riesci a misurare il lavoro fatto (facile, perche' e' meccanica), e la variazione di energia interna (che dipende dal sistema considerato) hai misurato anche il calore scambiato. Credo che la parte difficile sia quest'ultima, perche' non sempre l'energia interna e' una funzione semplice della temperatura. Su wikipedia trovi anche la descrizione dei vari strumenti che vengono impiegati e dei loro principi di funzionamento. Lettura consigliata.
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