2.20: Calore specifico

La capacità di calore specifica di una sostanza si riferisce alla quantità di energia necessaria per riscaldare di un grado un grammo della sostanza. L’acqua ha un’alta capacità di calore, quindi ci vuole molto calore per aumentare la sua temperatura. Allo stesso modo, l’acqua deve perdere molto calore per far diminuire la sua temperatura, quindi si raffredda lentamente anche una volta riscaldata. I metalli, in confronto, hanno una bassa capacità di calore: si riscaldano rapidamente e si raffreddano rapidamente.

La capacità di calore specifica è definita come la quantità di energia necessaria per aumentare la temperatura di un grammo di una sostanza di un grado Celsius (1 oC). Ad esempio, l’aumento della temperatura di un grammo d’acqua di 1oC richiede una caloria di energia termica. La capacità di calore specifica è spesso rappresentata in grammi, gradi Celsius e calorie, ma può anche essere espressa in chilogrammi, Kelvin (K) e joule (tra le altre unità). La capacità di calore specifica dell’acqua è di una caloria/grammo C, o 4186 joule/kilogrammi K. L’oro solido ha una capacità di calore specifica di 0,03 calorie/grammo C, o 129 joule/kilogrammi K. L’oro, quindi, ha una capacità di calore specifica inferiore rispetto all’acqua.

Natura pratica

L’elevata capacità di calore dell’acqua aiuta a modulare temperature ambientali estreme. Le città vicino ai grandi corpi idrici hanno variazioni di temperatura minori sia giornalmente che stagionalmente. Durante il giorno, l’acqua vicina assorbe l’energia termica, raffreddando la terra circostante. Di notte, l’acqua rilascia la sua energia termica, mantenendo l’area più calda. Città lontane da grandi specchi d’acqua possono sperimentare grandi variazioni della temperatura quotidiana e stagionale. Sabbia e rocce hanno capacità di calore più basse, quindi si riscaldano rapidamente durante il giorno e rilasciano il calore rapidamente di notte.

Nello spazio, l’acqua bolle e poi si congela. Ciò avviene in parte a causa dell’elevata capacità di calore dell’acqua. Nello spazio, l’acqua prima bolle a causa della pressione estremamente bassa. In questo stato gassoso, le molecole di vapore acqueo sono più distanti e possono perdere calore rapidamente nelle temperature molto fredde dello spazio. Il vapore acqueo si congela poi in cristalli, un processo chiamato desublimazione.