Capacità termica e misurazione del calore specifico
Il calore specifico di una sostanza è il parametro che indica la quantità di energia necessaria per aumentare di 1 Kelvin la temperatura di 1 chilogrammo di quella sostanza. La capacità termica (C) di un materiale rappresenta la quantità di calore (Q) richiesta per aumentare la temperatura di 1 Kelvin, espressa come Q = C∙ΔT (dove ΔT è l’incremento di temperatura).
Nel Sistema Internazionale (S.I.), l’unità di misura della capacità termica è il Joule per Kelvin. Se la massa è espressa in moli, il calore specifico viene chiamato calore specifico molare (C) e viene misurato in Joule per mole Kelvin.
La misurazione del calore specifico avviene mantenendo costante il volume (calore specifico molare a volume costante, C_v) o la pressione (calore specifico molare a pressione costante, C_p). Nel caso dei solidi e dei liquidi, la differenza tra C_v e C_p è trascurabile, ma per i gas è notevole, con C_p che supera C_v.
La misurazione del calore specifico richiede l’utilizzo di calcoli differenziali per analizzare il fenomeno in termini infinitesimi. La relazione tra la capacità termica e l’energia interna per un gas perfetto diventa C_v = dU/dT, dove U rappresenta l’energia interna e T la temperatura.