La capacità termica misura quanto calore deve essere scambiato per ottenere una data variazione di temperatura di un corpo o di un sistema. È una grandezza estensiva: raddoppiando la massa, a parità di materiale e condizioni, raddoppia anche la capacità termica.
Per una trasformazione senza cambiamenti di fase:
e, se il calore specifico massico c_s è circa costante:
Su base molare, con n moli e calore specifico molare c_m:
Relazione con il calore specifico
Il calore specifico è una proprietà intensiva riferita all’unità di massa o all’unità di quantità di sostanza. La capacità termica, invece, appartiene al corpo considerato e dipende dalla sua estensione.
| Grandezza | Formula tipica | Unità SI | Dipendenza dalla massa |
|---|---|---|---|
| capacità termica | \displaystyle C=\dfrac{Q}{\Delta T} | \displaystyle \text{J}/\text{K} | sì |
| calore specifico massico | \displaystyle c_s=\dfrac{Q}{m\Delta T} | \displaystyle \text{J}/(\text{kg}\,\text{K}) | no |
| calore specifico molare | \displaystyle c_m=\dfrac{Q}{n\Delta T} | \displaystyle \text{J}/(\text{mol}\,\text{K}) | no |
Dipendenza dal processo
La capacità termica non è sempre un numero unico del materiale: può dipendere dalla trasformazione. Nei gas, per esempio, si distinguono capacità a volume costante e a pressione costante:
A pressione costante il gas può espandersi e compiere lavoro; per questo, in generale, il calore richiesto è maggiore che a volume costante. Per un gas ideale vale la relazione di Mayer in forma molare:
Uso operativo
La capacità termica è utile quando il sistema è trattato come un unico blocco: calorimetri, corpi solidi concentrati, serbatoi, scambiatori in forma semplificata. Se C è noto e circa costante:
La formula non va usata durante un passaggio di fase, perché in quel tratto \Delta T\simeq0 mentre il sistema può assorbire o cedere un calore latente significativo.
Vedi anche: Calore, Calore specifico, Calore e calorimetria: esercizi svolti.