equilibrio termico

in un recipiente contente un litro di olio(densità:kg/m^3)viene immerso un pezzo di 350 g di acciaio(calore specifico 507).La temperatura iniziale dell'olio è 15 gradi mentre quella di equilibrio raggiunta alla fine è di 21 gradi.calcola la temperatura iniziale dell'acciaio,trascurando il calore assorbito dal recipiente


il 26 Maggio 2015, da Sara Jerkovic

Giovanni Barazzetta il 26 Maggio 2015 ha risposto:

Ciao Sara! Mancano un po' di dati: innanzitutto, manca il valore numerico della densità e l'unità di misura del calore specifico :/ poi per risolvere il problema manca proprio un parametro: il calore specifico dell'olio, o equivalentemente la sua capacità termica. Senza di questo il problema risulta riconducibile a una equazione in due incognite, che non ha un'unica soluzione :( Farò finta che l'olio di cui parli abbia una densità di $\rho_{\text{olio}} \text{ kg} / \text{m}^3$ e che il calore specifico dell'acciaio sia espresso in $\text{J} / \text{kg } \text{K}$. Mi invento anche il calore specifico dell'olio: lo chiamo $c_{\text{olio}}$. Applichiamo il concetto di temperatura di equilibrio, trovato qui: https://library.weschool.com/lezione/temperatura-di-equilibrio-termico-formule-e-spiegazione-5196.html. Però ora abbiamo due sostanze diverse! La temperatura di equilibrio raggiunta si ottiene imponendo che tutto il calore assorbito dall'olio provenga dall'acciaio: se chiamiamo $\mathcal{Q}_{\text{acc}}$ il calore ceduto dall'acciaio e $\mathcal{Q}_{\text{olio}}$ il calore assorbito dall'olio, l'equazione di equilibrio termico che dobbiamo imporre è $$ \mathcal{Q}_{\text{acc}} + \mathcal{Q}_{\text{olio}} = 0 $$ perchè, come specificato nel testo, il calore assorbito dal recipiente va trascurato. Il calore conseguente a una variazione di temperatura è dato dalla formula che definisce il calore specifico: $$ \mathcal{Q} = m \ c \ \Delta T $$ dove $m$ è la massa del corpo (espressa in $\text{kg}$), $c$ è il suo calore specifico (espresso in $\text{J} / \text{kg } \text{K}$) e $\Delta T = T_{\text{finale}} - T_{\text{iniziale}}$ è la variazione di temperatura subita, epsressa in gradi kelvin o celsius. Per calcolare la massa dell'olio, dobbiamo applicare la definizione di densità: la trovi qui https://library.weschool.com/lezione/formula-densita-definizione-formule-peso-specifico-unita-di-misura-11397.html. Supponendo appunto nota la densità dell'olio, otteniamo che un litro d'olio ne contiene una massa di $\rho_{\text{olio}} \cdot 10^{-3} \text{ kg}$ (occhio alle unità di misura!). Mettendo tutto insieme troviamo l'equazione $$ m_{\text{olio}} c_{\text{olio}} (T_{\text{eq}} - T_{\text{olio}}) + m_{\text{acciaio}} c_{\text{acciaio}} (T_{\text{eq}} - T_{\text{acciaio}}) = 0 $$ che, sostituendo i dati noti (l'unica incognita che rimane è $T_{\text{acciaio}}$), ci dà $$ \begin{aligned} T_{\text{acciaio}} = T_{\text{eq}} + \frac{m_{\text{olio}} c_{\text{olio}}}{m_{\text{acciaio}} c_{\text{acciaio}}} (T_{\text{eq}} - T_{\text{olio}}) \\ T_{\text{acciaio}} = 21 + \frac{\rho_{\text{olio}} 10^{-3} \cdot c_{\text{olio}}}{0.35 \cdot 507} 6 \ ^\circ \text{ C} \end{aligned} $$ Mi dispiace per la risposta un po' lunga ma senza quei dati non posso essere più specifico!


grazie mille!:) - Sara Jerkovic 26 Maggio 2015

Prego figurati :D Ma i dati che fine hanno fatto? Se li è mangiati Joule? - Giovanni Barazzetta 26 Maggio 2015

haahhahaha lol :) - Sara Jerkovic 28 Maggio 2015