In generale, per scaldare una sostanza bisogna fornirle energia. Ad esempio, l'acqua in un recipiente può essere scaldata con la fiamma di un fornello (calore) o agitandola con un bastoncino (lavoro).
Capacità termica
Se si fornisce ad una sostanza una quantità di energia $\Delta E$, la sua temperatura aumenta di un valore $\Delta T$. Il rapporto tra l'energia fornita e l'aumento di temperatura è detto capacità termica C:
(1)Questo significa che:
*se la capacità termica di una sostanza è elevata, ci vuole molta energia per aumentare la temperatura della sostanza.
*se la capacità termica di una sostanza è bassa, basta poca energia per aumentare la temperatura della sostanza.
Esempio
I manici delle pentole spesso hanno alta capacità termica. In questo modo, anche se sono a contatto con la fiamma la loro temperatura non aumenta.
Calore specifico:
La capacità termica C di una sostanza dipende dal materiale di cui essa è composta e dalla sua massa m:
(2)La costante c è diversa da materiale a materiale, ed è chiamata calore specifico della sostanza. Si misura in $\frac{J}{kg \cdot K}$.
Questo significa che se la massa di un oggetto aumenta, anche la capacità termica aumenta.
Il calore specifico rappresenta la quantità di energia necessaria per aumentare di 1 °C la massa di 1 kg di una certa sostanza.
Esempio
Il calore specifico del piombo è $128 \frac{J}{(kg\cdotK)}$. Quindi, per aumentare di un grado la temperatura di 1 kg di piombo servono 128 J di energia.
La legge della termologia
Dalla definizione di capacità termica C si ricava l'equazione
(3)Ma, come abbiamo appena visto, $C = c\cdot m$. Sostituendo questa formula nell'equazione precedente, otteniamo
(4)