Ultimo aggiornamento: 2026-07-13

La calorimetria e l'equazione q = mcΔT

La calorimetria misura il calore osservando la variazione di temperatura. Quando il calore entra in una sostanza o ne esce senza cambiarne lo stato, la quantità di calore dipende da quanta sostanza c'è, da che cosa è fatta e di quanto si sposta la sua temperatura. Questa relazione è l'equazione del calore specifico:

Il calore specifico c è il calore necessario per innalzare di un grado un grammo di una sostanza. Moltiplicandolo per la massa e per la variazione di temperatura si ottiene il calore totale scambiato. Poiché le quattro grandezze sono legate tra loro, conoscerne tre fissa la quarta, e l'equazione si isola per ciascuna di esse:

Il segno di q

A portare il segno è la variazione di temperatura. Quando una sostanza si riscalda, ΔT è positivo e così q: la sostanza ha guadagnato energia. Quando si raffredda, ΔT e q sono negativi: l'energia ha lasciato la sostanza. In un calorimetro ideale il calore perso da un oggetto caldo è uguale a quello acquistato da tutto ciò che lo circonda, così i due calori hanno la stessa grandezza e segni opposti e sommano a zero. È questa contabilità che permette alla calorimetria di determinare un calore specifico o una temperatura finale incogniti.

Perché l'acqua è il riferimento

L'acqua liquida ha un calore specifico di circa 4,18 J/(g·°C), un valore insolitamente alto. Scritto in altri modi sono 4184 J/(kg·K) oppure 1 caloria per grammo e per grado — la caloria fu definita in origine proprio a partire da questo. Il valore elevato significa che l'acqua assorbe molta energia per un modesto aumento di temperatura, ed è per questo che mitiga il clima, raffredda i motori e immagazzina calore negli impianti di acqua calda. Il ghiaccio è intorno a 2,09 J/(g·°C) e il vapore a 2,01 J/(g·°C), mentre i metalli sono molto più bassi: il rame vicino a 0,385 J/(g·°C) e il ferro a 0,449 J/(g·°C). Un piccolo oggetto metallico si riscalda e si raffredda quindi molto più in fretta della stessa massa di acqua.

Esempio svolto

Quanto calore serve per riscaldare 100 g di acqua da 20 °C a 45 °C?

La variazione di temperatura è ΔT = 45 − 20 = 25 °C, e il calore specifico dell'acqua è 4,18 J/(g·°C):

Cioè circa 10,45 kJ, o quasi 2497 calorie. Raffreddare la stessa acqua fino alla temperatura iniziale rilascerebbe la stessa quantità di calore, con q di segno negativo.

Mantenere coerenti le unità

L'equazione funziona in qualsiasi sistema di unità coerente, purché esse si semplifichino. Grammi con J/(g·°C) e una variazione in Celsius danno joule; chilogrammi con J/(kg·K) e una variazione in kelvin pure. Una variazione di un grado ha la stessa ampiezza sulle scale Celsius e Kelvin, quindi una variazione di temperatura non va mai convertita tra le due, mentre solo le temperature assolute lo richiedono. Questa calcolatrice tiene la contabilità delle unità al posto tuo e può esprimere il calore anche in kilojoule, calorie o chilocalorie.

Calcolatrici correlate

Quando il calore di una reazione è misurato in un calorimetro a bicchiere di caffè e vuoi l'entalpia per mole, usa la Calcolatore di entalpia con la calorimetria. Per esplorare come il calore specifico lega energia e temperatura per un campione fisso, vedi la Calcolatore di Calore Specifico. Per il calore di un cambiamento di fase — fusione o ebollizione, dove la temperatura resta costante — usa invece la Calcolatore del Calore Latente, poiché q = mcΔT vale solo finché la sostanza rimane in un unico stato.