Questo è un esercizio sulla temperatura di equilibrio:
In un recipiente contenente un volume V1 = 1 L di olio ( densità d = 920 kg/m3) viene immerso un pezzo di acciaio di massa m2 = 350 g (calore specifico c2 = 502 J K^(-1) °C^(-1)). La temperatura iniziale dell’olio è Ti1 = 15 °C, mentre quella di equilibrio raggiunta alla fine è Te = 21°C. Calcola la temperatura iniziale Ti2 dell’acciaio, trascurando il calore assorbito dal recipiente.
Ecco la mia risposta:
Osserviamo che, in unità SI, le masse valgono \(m_1=d\cdot V=\mathrm{0,920\,kg}\) per l’olio e \(m_2=\mathrm{0,350\,kg}\) per l’acciaio. Il calore specifico dell’olio, chissà perché, non è specificato nel testo, come non è specificato di quale olio si tratti. Nel caso dell’olio d’oliva \(\displaystyle c_1=\mathrm{2090\frac{J}{kg\,°C}}\), per cui le capacità termiche sono rispettivamente \(\displaystyle C_1=c_1\cdot m_1=\mathrm{1,9\frac{kJ}{°C}}\) e \(\displaystyle C_2=c_2\cdot m_2=\mathrm{0,18\frac{kJ}{°C}}\).
Dall’espressione della temperatura di equilibrio:\[\displaystyle T_e=\frac{C_1T_{i1}+C_2T_{i2}}{C_1+C_2}\]ricaviamo quindi la temperatura iniziale dell’acciaio:\[\displaystyle T_{i2}=\frac{\left(C_1+C_2\right)T_e-C_1T_{i1}}{C_2}.\]