Calore specifico
Si dice calore specifico di una sostanza la quantità di calore necessaria a
innalzare di un grado la temperatura, e precisamente da 14.5 a 15.5°C,
dell'unità di massa.
In relazione alle condizioni di riscaldamento si distinguono
rispettivamente il calore specifico a volume e a pressione costante. In
generale i due calori specifici dipendono dalla temperatura e nel caso
dell'acqua e di tutte le sostanze praticamente incomprimibili hanno valori
approssimativamente uguali.
Prof. Michele MICCIO
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Calore latente
I cambiamenti di stato nelle sostanze pure avvengono in condizioni definite di
pressione e temperatura; in particolare, fissate le condizioni di pressione, la
temperatura di transizione è una caratteristica della sostanza in esame.
La quantità di calore richiesta per produrre la transizione di fase per unità di
massa di sostanza è detta calore latente; vi sono quindi calori latenti di fusione,
di vaporizzazione e di sublimazione.
La corrispondente variazione di energia interna è: U=m(T)
dove m è la massa di sostanza pura soggetta a passaggio di stato.
Se si porta a ebollizione dell'acqua in un recipiente aperto alla pressione di 1 atm,
la temperatura non sale oltre i 100°C, indipendentemente dalla quantità di calore
fornito. Il calore assorbito dall'acqua è il calore latente, che viene speso per
trasformare l'acqua in vapore ed è pertanto immagazzinato come energia nel
vapore stesso.
Se si riscalda un miscuglio di ghiaccio e acqua, la temperatura non varia fino a
quando il processo di fusione del ghiaccio non è completo. Il calore latente in
questo caso serve a vincere le forze che tengono unite le particelle di ghiaccio.
Prof. Michele MICCIO
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Calore sensibile
Viene denominata calore sensibile quella
quantità di energia che, quando somministrata
ad un corpo o ad una sostanza, provoca un
aumento della sua temperatura.
La corrispondente variazione di energia
interna è:
U = m cv(T) T
dove m è la massa del corpo o della sostanza.
L’aggettivo “sensibile” è dovuto al fatto che
tale calore si manifesta, cioè è possibile
apprezzarlo, proprio attraverso l’aumento
della temperatura che esso provoca.
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Entalpia
Per sistemi aperti e/o in flusso è conveniente far riferimento ad una
grandezza termodinamica derivata dalla “Energia Interna”.
Si definisce “Entalpia”: H = U + PV
dove P = pressione e V = volume.
Come l’Energia Interna, l’Entalpia è una “funzione di stato” e la
differenza di entalpia tra uno stato iniziale ed uno finale delle sostanze
coinvolte in un processo dipende solo da quegli stati e non dal
particolare percorso seguito per le trasformazioni di processo.
Come l’Energia Interna, l’Entalpia può essere espressa in funzione di 2
delle seguenti 3 “variabili di stato”: pressione, temperatura o volume.
È solito e conveniente scegliere pressione e temperatura:
H = H(P,T)
La variazione di Entalpia é:
H = m cp(T) T per un corpo o sostanza di massa m che subisce un
incremento T di temperatura
H = m (T) per un corpo o sostanza di massa m che subisce un
passaggio di fase
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4
Prof. RIVA
Bilanci di Energia
http://users.unimi.it/~mriva/index1.htm
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Esempio Fell12_1
Un evaporatore a tubi corti verticali viene usato per concentrare in "singolo
effetto" una corrente di succo. Viene utilizzato come fluido caldo vapore saturo
a Ps=169 kPa con una portata di 0.025 kg/s. Si assuma che non ci siano perdite
di calore verso l'esterno.
Calcolare la potenza termica trasferita al succo.
Ulteriori dati
il calore latente di condensazione del vapore a Ps=169 kPa è s=2217 kJ/kg
Bilancio di energia lato vapore
m
Q
kg kJ
kW[]
s kg
0.025 2217 55.4kW
Q
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