Equazione dell'equilibrio termico

Di Micaela Bonito.

Come si definisce l'equazione dell'equilibrio termico? Leggi la spiegazione dei nostri tutor e l'approfondimento sulla differenza tra calore e temperatura

Equazione dell'equilibrio termico
Equazione dell'equilibrio termico — Fonte: istock

EQUILIBRIO TERMICO: DEFINIZIONE

Se si conosce il calore specifico di due corpi messi a contatto, è possibile determinare la temperatura alla quale i due corpi raggiungono l’equilibrio termico. Indichiamo con T1, m1, c1 e con T2, m2, c2 rispettivamente la temperatura, la massa e il calore specifico del primo e del secondo corpo e ipotizziamo che t1<t2.

Essendoci una differenza di temperatura, si avrà che il calore fluirà dal corpo più caldo a quello più freddo e dopo un adeguato tempo, per il principio dell’equilibrio termico, i due corpi raggiungeranno una medesima temperatura di equilibrio T. E’ evidente che la quantità di calore Q2 ceduta dal corpo con temperatura T2 dovrà essere uguale alla quantità di calore Q1 acquistata da quello con temperatura T1.

Si avrà pertanto: Q1=Q2

ovvero:

Fonte: redazione

da cui si avrà, invertendo la precedente relazione:

Fonte: redazione

Tale equazione è detta equazione dell’equilibrio termico.

STORIA DELLA FISICA: DALLA TEORIA DEL FLUIDO CALORICO ALL'INTERPRETAZIONE MICROSCOPICA DEL CALORE

Dal punto di vista storico, molto tempo è stato impiegato dagli scienziati per avere una chiara percezione della distinzione esistente fra calore e temperatura.
I due concetti venivano spesso confusi. Il problema principale dipendeva dal fatto che non era stata ancora sviluppata una interpretazione corretta dal punto di vista microscopico.
Si riteneva che il calore fosse come un fluido particolare che si propagava da un corpo all’altro.
Si arrivò ad una comprensione adeguata della natura del calore (e di conseguenza una chiara distinzione concettuale con la temperatura) quando si comprese la struttura atomica della materia e ci si rese conto che le molecole che costituiscono un gas sono continuamente in moto, scontrandosi le une con le altre. 
Furono Maxwell e Boltzmann che, a partire dal XIX secolo, elaborarono un modello matematico adeguato attraverso una iniziale “teoria cinetica dei gas” (il termine cinetico deriva dalla parola greca che indica il movimento) che mostrava che il calore era equivalente al moto delle molecole. La teoria del “fluido calorico” venne meno, a favore di una visione del calore come fenomeno vibrazionale  delle molecole.

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