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Generato il: 20 luglio 2026 alle ore 21:34

Calcolatore di Calore Specifico

Dati di input

Massa1 kg
Calore specifico (J/kg·K)4.186
Temperatura iniziale20 °C
Temperatura finale100 °C

Generato con OneCalc · https://onecalc.app/it/physics/specific-heat

Fisica

Calcolatore di Calore Specifico

Calcola l'energia termica Q = mcΔT da massa, calore specifico e variazione di temperatura. Output in J, kJ, cal e kcal.

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Definizione del calore specifico

Il calore specifico è l'energia necessaria per innalzare di un kelvin la temperatura di un chilogrammo di una sostanza. Il calore QQ scambiato da un corpo di massa mm e calore specifico cc in seguito a una variazione di temperatura ΔT\Delta T è dato da Q=mcΔTQ = mc\Delta T. Un QQ positivo indica calore assorbito; un QQ negativo, calore ceduto.

La formula del calore specifico

Q=m×c×ΔTQ = m \times c \times \Delta T
SimboloGrandezzaUnità SI
QEnergia termicaJ (joule)
mMassakg
cCapacità termica massicaJ/(kg·K)
ΔTVariazione di temperatura (T_finale − T_iniziale)K (= °C numericamente)

Un Q positivo indica che la sostanza ha assorbito calore (temperatura salita). Un Q negativo indica che ha ceduto calore (temperatura scesa). La differenza di temperatura in kelvin e in gradi Celsius è numericamente identica, quindi la formula funziona con entrambe le scale per ΔT.

Capacità termiche massiche di sostanze comuni

Sostanzac (J/kg·K)Note
Acqua (liquida)4.186La più alta tra le sostanze comuni
Ghiaccio2.090
Vapore acqueo2.010
Etanolo2.440
Alluminio900Diffuso in pentole e utensili
Aria1.005A pressione costante
Ferro449
Rame385
Piombo128Il più basso tra i metalli comuni
Vetro~840Varia in base alla composizione

L'elevato calore specifico dell'acqua (4.186 J/kg·K) spiega i lunghi tempi di riscaldamento in cottura e l'effetto mitigante degli oceani sul clima delle zone costiere.

Esempio risolto

Riscaldamento di 2 kg di acqua da 15 °C a 95 °C:

ΔT=95−15=80 °C=80 K\Delta T = 95 - 15 = 80\text{ °C} = 80\text{ K} Q=2 kg×4.186 J/(kg\cdotpK)×80 K=669.760 J≈670 kJQ = 2\text{ kg} \times 4{.}186\text{ J/(kg·K)} \times 80\text{ K} = 669{.}760\text{ J} \approx 670\text{ kJ}

Una chilocaloria alimentare (kcal) equivale a 4.184 J, quindi questo risultato corrisponde a circa 160 kcal — all'incirca l'energia contenuta in una mela piccola.

Riscaldamento di 5 lb di acqua da 60 °F a 200 °F, con il calore specifico dell'acqua di 1 BTU/(lb·°F):

ΔT=200−60=140 °F\Delta T = 200 - 60 = 140\text{ °F} Q=5 lb×1 BTU/(lb\cdotp°F)×140 °F=700 BTUQ = 5\text{ lb} \times 1\text{ BTU/(lb·°F)} \times 140\text{ °F} = 700\text{ BTU}

Per definizione, 1 BTU innalza 1 lb di acqua di 1 °F, quindi è l'energia che un comune fornello da cucina eroga in circa 30 secondi.

Origine molecolare dell'elevato calore specifico dell'acqua

Le molecole d'acqua formano legami a idrogeno che richiedono energia considerevole prima che la temperatura aumenti. Questa proprietà della struttura molecolare rende l'acqua insolita tra i liquidi. Conseguenze pratiche:

  • Regolazione del clima: Le città costiere presentano escursioni termiche più contenute rispetto alle città dell'entroterra alla stessa latitudine.
  • Cottura degli alimenti: L'acqua assorbe grandi quantità di calore prima di bollire, garantendo una cottura uniforme.
  • Sistemi di raffreddamento: I radiatori delle automobili, gli scambiatori di calore industriali e i sistemi di raffreddamento a liquido per i processori sfruttano tutti l'elevata capacità termica dell'acqua.

Calorimetria

La calorimetria misura lo scambio di calore tra sostanze. In un tipico esperimento con calorimetro a tazza di caffè:

  1. Un campione metallico caldo (massa m₁, calore specifico c₁) viene immerso in acqua più fredda (massa m₂, c₂ = 4.186 J/kg·K).
  2. La miscela raggiunge l'equilibrio termico alla temperatura T_eq.
  3. Calore ceduto dal metallo = Calore assorbito dall'acqua:
m1c1(T1−Teq)=m2c2(Teq−T2)m_1 c_1 (T_1 - T_{eq}) = m_2 c_2 (T_{eq} - T_2)

Risolvendo per c₁ si ottiene il calore specifico incognito. Questa è la tecnica di misura standard nei laboratori di chimica e fisica del liceo scientifico e dell'università.

Domande frequenti (FAQ)

Qual è la formula del trasferimento di calore?

La formula è Q = m × c × ΔT, dove Q è l'energia termica (joule), m è la massa (kg), c è la capacità termica massica (J/kg·K) e ΔT è la variazione di temperatura (T_finale − T_iniziale, in K o °C — numericamente identici per una differenza). Un Q positivo indica assorbimento di calore (riscaldamento); un Q negativo indica cessione di calore (raffreddamento).

Qual è il calore specifico dell'acqua?

L'acqua ha una capacità termica massica di circa 4.186 J/(kg·K), tra le più elevate tra le sostanze comuni. Per confronto: l'alluminio è ~900 J/(kg·K), il rame ~385 J/(kg·K), il ferro ~449 J/(kg·K), l'aria ~1.005 J/(kg·K).

L'elevato calore specifico dell'acqua spiega il suo impiego come refrigerante industriale e la maggiore mitezza del clima nelle zone costiere rispetto all'entroterra.

Che cosa significa un valore di Q positivo o negativo?

Q > 0 indica che l'oggetto assorbe calore (la sua temperatura sale). Q < 0 indica che l'oggetto cede calore (la sua temperatura scende). Ad esempio, riscaldando 1 kg d'acqua da 20 °C a 100 °C si ottiene Q = +334.880 J (calore assorbito). Raffreddandola nuovamente a 20 °C si ottiene Q = −334.880 J (calore ceduto all'ambiente).

Come si usa il calore specifico negli esperimenti di calorimetria?

In un esperimento di calorimetria, un campione caldo viene immerso in un liquido più freddo all'interno di un contenitore isolato. Quando il sistema raggiunge l'equilibrio termico, il calore ceduto dal campione caldo (Q = m₁c₁ΔT₁) eguaglia il calore assorbito dal liquido (Q = m₂c₂ΔT₂).

Misurando le masse e le variazioni di temperatura è possibile ricavare il calore specifico incognito. Questa tecnica è standard nei laboratori di chimica e fisica del liceo scientifico e dell'università.

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