Premessa

Se in un recipiente contenente una massa di acqua $M_1$ alla temperatura $T_1$ si introduce una sostanza che non reagisce con l'acqua avviene uno scambio di calore:

$$M_1 c_a (\theta - T_1) + M_x c_x (\theta - T_2) = 0,$$ (13)

dove $c_a$ indica il calore specifico dell'acqua, $\theta$ la temperatura di equilibrio, $M_x$ e $c_x$ la massa e il calore specifico della sostanza e $T_2$ la temperatura iniziale di quest'ultima. La () è valida solo se l'acqua e la sostanza di cui si vuole misurare il calore specifico formano un sistema isolato. Ma il recipiente e gli accessori (termometro e agitatore), che indicheremo nel seguito globalmente come calorimetro, partecipano anch'essi allo scambio termico. Quindi bisogna aggiungere un termine pari alla capacità termica del calorimetro moltiplicata per $(\theta-T_1)$. Risulta pratico esprimere la capacità del calorimetro come una massa di acqua equivalente, il cosidetto equivalente in acqua del calorimetro. Questa schematizzazione facilita la stima dell'ordine di grandezza della pertubazione che la presenza del calorimetro apporta alla (). L'equazione che regola lo scambio termico è allora, indicando con $M_E$ l'equivalente in acqua del calorimetro:

$$M_1 c_a (\theta - T_1) + M_E c_a (\theta - T_1) + M_x c_x (\theta - T_2) = 0\,.$$ (14)

Questa formula è valida nelle condizioni ideali in cui soltanto acqua, oggetto e calorimetro partecipano allo scambio termico. In realtà durante le misure c'è una dispersione di calore verso l'ambiente. In particolare, il non trascurabile scambio di calore con l'ambiente, combinato con il tempo necessario affinché l'oggetto si termalizzi, rende $\theta$ non direttamente accessibile alla misura. Essa può essere ottenuta soltanto mediante opportune estrapolazioni.

Vengono proposti due metodi per risolvere i problemi sperimentali che si presentano nella misura:

• nel primo (A) si tenta di ridurre la dispersione di calore verso l'esterno utilizzando come recipiente un thermos (una approssimazione discreta di un calorimentro ideale sotto il punto di vista di isolamento termico dall'ambiente esterno); in questo caso la capacità termica del calorimetro non è trascurabile ed è perciò importante una misura preventiva dell'equivalente in acqua del calorimetro da utilizzare nella (;
• nel secondo (B) si minimizza invece la capacità termica del calorimetro fino a renderla quasi trascurabile, a scapito di una grande dispersione di calore verso l'ambiente: come ``calorimetro'' si utilizza un bicchiere di plastica. L'effetto della dispersione verrà compensato con opportune estrapolazioni.
  Questi stessi dati possono essere elaborati per arrivare ad una terza stima (metodo C) di $c_x$ (i dettagli sono in fondo a questo promemoria).