Lo scambio di calore è possibile se c’è una differenza di temperatura, allora un corpo cede calore e un altro lo assorbe, cioè si riscalda. Lo scambio si realizza come flusso, che si arresta quando la temperatura dei due corpi diviene uguale.
Così sia il corpo donante che quello ricevente hanno una temperatura iniziale e una finale.
Q il calore in J = cs calore specifico tipico di ogni materiale x massa in kg x delta T differenza temperatura iniziale e finale in °Kelvin o °Celsius.
Osservazione di un turista d’estate:
| cs | osservazione di giorno | T di giorno | T di notte | |
| acqua | 4186 | l’acqua è fredda: si scalda poco | bassa | alta |
| silicio | 700 | la sabbia scotta: si scalda molto | alta | bassa |
Problema:
Di quanti gradi si scalda mezzo litro d’acqua se assorbe 500 kJ ?
Q = cs x kg x delta T
delta T = Q / cs x kg = 500.000 J / 4186 x 0,5 kg = 239 °, l’acqua si è scaldata di 239 °.
Scambio di calore semplice
Mettiamo 100 grammi d’oro a 250°C o 523,15 °K in 2 litri d’acqua a 20° o 293,15 °K. L’oro si raffredda e l’acqua si riscalda, sapendo che il c.s. dell’acqua 4186 e dell’oro 129, qual’è la temperatura di equilibrio ?
Il calore scambiato dell’acqua + il calore scambiato dall’oro
QH2O + QAu = (4.186 x 2 x 293,15 + 129 x 0,1 x 523,15) / (4.186 x 2 + 129 x 0,1) ) = 293,50 °K
l’acqua si è scaldata pochissimo: 293,50 °K – 293,15 °K = + 0,35 °,
mentre l’oro si è raffreddato moltissimo: 523,15 °K – 293,15 °K = – 290 °.
Lo scambio controcorrente ed equicorrente negli scambiatori di calore