{"id":100088,"date":"2024-07-18T11:24:27","date_gmt":"2024-07-18T09:24:27","guid":{"rendered":"https:\/\/www.linseis.com\/non-categorizzato\/capacita-termica-specifica\/"},"modified":"2026-01-13T08:27:14","modified_gmt":"2026-01-13T07:27:14","slug":"capacita-termica-specifica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/conoscenza\/capacita-termica-specifica\/","title":{"rendered":"Capacit\u00e0 termica specifica"},"content":{"rendered":"\t\t
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“La capacit\u00e0 termica specifica indica la capacit\u00e0 di una sostanza di immagazzinare calore. Questa quantit\u00e0 materiale corrisponde alla quantit\u00e0 di calore necessaria per riscaldare una certa quantit\u00e0 di una sostanza di un Kelvin”.<\/p>

I DSC possono essere utilizzati per determinare la capacit\u00e0 termica specifica (di seguito denominata Cp) [3, cap. 6.2]. La capacit\u00e0 termica specifica \u00e8 una quantit\u00e0 intensiva che si ottiene sommando la massa. Indica la quantit\u00e0 di calore che una sostanza deve assorbire per aumentare la massa di una sostanza con una determinata differenza di temperatura. La Cp dipende dalla temperatura e si calcola in base a, <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tin cui si assume che la pressione ambiente sia costante [2, p. 118]. L’unit\u00e0 di misura per la capacit\u00e0 termica specifica [3, p. 78] \u00e8 \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tUna pressione costante, caratterizzata dall’indice “p”, \u00e8 un prerequisito per una corretta misurazione DSC. Inoltre, la capacit\u00e0 termica pu\u00f2 essere rappresentata anche assumendo un volume costante, che a sua volta \u00e8 indicato come Cv.\nDi seguito (Fig. 1) \u00e8 riportata una tipica curva CP di un segnale di misurazione DSC con un presunto aumento significativo della capacit\u00e0 termica specifica nel corso di un processo di fusione. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Figura 1: Risultato di una misurazione del CP [4, pag. 250]<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tIl motivo dell’aumento del valore di Cp mostrato \u00e8 la natura endotermica di questa transizione. Ci\u00f2 significa che il sistema di misurazione deve fornire pi\u00f9 energia per seguire il profilo di temperatura specificato. Tuttavia, questo non corrisponde alla Cp reale e per questo motivo la capacit\u00e0 termica specifica nell’area di una transizione di fase viene assunta come infinita. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Referenziazione con l'aiuto di Saphir<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tLo zaffiro \u00e8 lo standard pi\u00f9 utilizzato per la misurazione con i DSC quando si determinano i fattori di correzione per la misurazione della capacit\u00e0 termica specifica. Il cristallo costituito da ossido di alluminio (di seguito denominato Al2O3<\/sub> ) si presenta in forma naturale. Tuttavia, lo zaffiro pu\u00f2 essere prodotto anche sinteticamente e in perfetta qualit\u00e0. I vetri di zaffiro prodotti sinteticamente sono solitamente incolori e inerti a causa della loro elevata temperatura di fusione di 2050 \u00b0C, nell’intervallo di temperatura abituale per i DSC. La produzione artificiale permette di fabbricare lo zaffiro con grande precisione e rappresenta uno standard molto preciso. Tuttavia, campioni con capacit\u00e0 termiche specifiche molto diverse possono presentare deviazioni di misura. In questo caso, \u00e8 necessario utilizzare uno standard con una capacit\u00e0 termica specifica comparabile. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Metodi per la determinazione della capacit\u00e0 termica specifica mediante DSC<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tEsistono diversi metodi per determinare la capacit\u00e0 termica specifica utilizzando calorimetri a scansione differenziale. Di seguito li presentiamo brevemente. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Misurazione classica della CP mediante DSC\n<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tLa determinazione classica della capacit\u00e0 termica specifica con i DSC avviene in tre fasi. Nella prima fase, viene riscaldato solo il crogiolo del campione corrispondente e viene registrata la curva zero corrispondente al test per compensare l’inerzia del sistema di misurazione. In una seconda fase, viene misurato un materiale di riferimento noto nelle stesse condizioni di prova. Il prerequisito \u00e8 che il materiale sia molto puro, ben definito e inerte nell’intervallo di temperatura desiderato. Devono essere disponibili anche i valori di letteratura relativi alla capacit\u00e0 termica del materiale di riferimento in funzione della temperatura. In una terza fase, il campione da analizzare viene misurato nelle stesse condizioni di prova. La curva zero viene sottratta dalle misurazioni del campione e del riferimento. Dalla differenza tra le due curve DSC, \u00e8 possibile utilizzare un fattore di calibrazione e il confronto dei flussi di calore per calcolare la capacit\u00e0 termica specifica in base a \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tdeterminare [4, p. 119]. La Fig. 2 mostra un’illustrazione delle tre curve e del metodo. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Figura2: Illustrazione delle tre misurazioni DSC necessarie (a) e del profilo di riscaldamento (b) per determinare la capacit\u00e0 termica specifica [4, pag. 119]. <\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tPoich\u00e9 si utilizzano pesi molto piccoli, \u00e8 necessario determinare le masse del materiale di riferimento e del campione in modo molto preciso. Il crogiolo e tutte le altre condizioni ambientali devono essere mantenute il pi\u00f9 possibile identiche. Poich\u00e9 altrimenti si verificheranno deviazioni della misurazione, \u00e8 necessario osservare l’esatto posizionamento del crogiolo e del campione. Il materiale di riferimento deve essere simile al campione da testare in termini di peso e capacit\u00e0 termica specifica per ridurre al minimo influenze come i gradienti di temperatura sul campione. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Misurazione della CP modulata in temperatura mediante DSC\n<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tQuando si determina la capacit\u00e0 termica specifica utilizzando la misurazione a modulazione di temperatura, un’onda sinusoidale viene sovrapposta alla curva di temperatura. Il prerequisito per questo metodo di misurazione \u00e8 che il DSC possa seguire la temperatura modulata specificata. Di conseguenza, il profilo di temperatura [4, p. 132] pu\u00f2 essere descritto come segue: \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tQuesto comporta un flusso di calore da\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t[2, p. 187] il che significa che\n\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tSe si analizza il DSC misurato, la capacit\u00e0 termica specifica [1, pag. 363] viene calcolata come segue\n\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tL’inerzia dei sistemi di misurazione e dei forni limita l’ampiezza e richiede una lunga durata dei periodi. Per ottenere una buona risoluzione della capacit\u00e0 termica risultante, \u00e8 necessario eseguire un numero sufficiente di periodi di modulazione, il che significa che le misurazioni richiedono molto tempo. \n\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Misurazione della CP modulata in temperatura mediante DSC\n<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tQuando si determina la capacit\u00e0 termica specifica utilizzando la misurazione a modulazione di temperatura, un’onda sinusoidale viene sovrapposta alla curva di temperatura. Il prerequisito per questo metodo di misurazione \u00e8 che il DSC possa seguire la temperatura modulata specificata. Di conseguenza, il profilo di temperatura [4, p. 132] pu\u00f2 essere descritto come segue: \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tQuesto comporta un flusso di calore da\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t[2, p. 187] il che significa che\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tSe si analizza il DSC misurato, la capacit\u00e0 termica specifica [1, pag. 363] viene calcolata come segue\n\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tL’inerzia dei sistemi di misurazione e dei forni limita l’ampiezza e richiede una lunga durata dei periodi. Per ottenere una buona risoluzione della capacit\u00e0 termica risultante, \u00e8 necessario eseguire un numero sufficiente di periodi di modulazione, il che significa che le misurazioni richiedono molto tempo. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Separazione della parte reversibile e irreversibile del segnale DSC\n<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tUn segnale DSC pu\u00f2 essere suddiviso in una componente reversibile (abbreviata in REV nel seguito) e una non reversibile (abbreviata in NONREV nel seguito) in base a\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tpossono essere separati [5, p. 172]. La parte reversibile di un segnale DSC comprende gli effetti che si verificano in modo riproducibile, come le transizioni vetrose o i processi di fusione [2, sezione 3.1.4]. Gli effetti irreversibili sono quelli che si verificano una sola volta nel campione corrispondente, come l’evaporazione dell’acqua. Questi segnali possono essere separati l’uno dall’altro utilizzando la misurazione a modulazione di temperatura. Secondo la formula per il calcolo della misurazione modulata in base alla temperatura [5, pag. 172], si pu\u00f2 ipotizzare che \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tDi conseguenza, la parte reversibile pu\u00f2 essere descritta come segue\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\te la parte irreversibile di un segnale DSC dopo\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tSe il segnale di misurazione modulato \u00e8 stato registrato e la capacit\u00e0 termica specifica \u00e8 stata calcolata utilizzando il DSC come descritto nella sezione Misurazione CP modulata in base alla temperatura, il NONREV pu\u00f2 essere calcolato in base a\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\te quindi calcolare anche REV sottraendo NONREV dal segnale DSC. Se gli effetti si sovrappongono ad altre misurazioni, spesso possono essere chiaramente assegnati e analizzati utilizzando questa separazione. Tuttavia, il tempo e la manodopera necessari sono notevolmente maggiori. La Fig. 3 mostra una rappresentazione tipica di un segnale DSC con i componenti reversibili e irreversibili associati. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Figura 3: Segnale DSC, componente del flusso di calore REV e NONREV del PET [5, p. 172].<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Misurazione del 3-Omega CP mediante DSC\n<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tUn altro metodo per determinare la capacit\u00e0 termica specifica \u00e8 il metodo 3\u03c9. Il metodo inventato da David Cahill utilizza un riscaldatore che viene eccitato con la velocit\u00e0 angolare \u03c9. Il metodo viene utilizzato per determinare la conduttivit\u00e0 termica [6, p. 19]. Questa viene determinata da \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\te pu\u00f2 essere utilizzato insieme a\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tpu\u00f2 essere convertito [6, p. 69]. Misurando la variazione periodica della temperatura del campione, \u00e8 possibile determinare l’entit\u00e0 della capacit\u00e0 termica specifica. Tuttavia, poich\u00e9 il metodo \u00e8 stato progettato per misurare campioni a film sottile, che raramente vengono utilizzati nelle misurazioni DSC convenzionali, il metodo non \u00e8 adatto ai dispositivi DSC convenzionali. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Puoi determinare la capacit\u00e0 termica specifica con i seguenti dispositivi di misurazione Linseis: \n Chip DSC<\/strong>\n<\/a>, \n DSC PT 1600 (HDSC L62)<\/strong>\n<\/a>, \n STA<\/strong>\n<\/a>.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Letteratura:\n\n<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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  1. B. Wunderlich, Analisi termica dei materiali polimerici. Berlino, Heidelberg: \n Springer-Verlag<\/strong>\n<\/a> Berlin Heidelberg, 2005. <\/li>
  2. S. M. Sarge, G. W. H. H\u00f6hne e W. Hemminger, Calorimetria: fondamenti, strumentazione e applicazioni. Weinheim, Germania: Wiley-VCH Verlag, 2014. <\/li>
  3. G. W. H. H\u00f6hne, W. Hemminger e H.-J. Flammersheim, Differential Scanning Calorimetry: An Introduction for Practitioners. Berlino, Heidelberg: Springer, 1996.<\/li>
  4. G. W. H. H\u00f6hne, W. F. Hemminger e H.-J. Flammersheim, Differential Scanning Calorimetry, 2nd ed. Berlin, Heidelberg: Springer, 2003.
    J. D. Menczel e R. B. Prime, Thermal analysis of polymers. Hoboken, N.J.: John Wiley, 2009. <\/li>
  5. P. B\u00f6ckh e T. Wetzel, W\u00e4rme\u00fcbertragung: Fundamentals and Practice, 5a ed. Berlino: Springer Vieweg, 2014. <\/li><\/ol>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    La capacit\u00e0 termica specifica indica la capacit\u00e0 di una sostanza di immagazzinare calore. Questa quantit\u00e0 materiale corrisponde alla quantit\u00e0 di calore necessaria per riscaldare una certa quantit\u00e0 di una sostanza di un Kelvin. <\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":32923,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[538],"tags":[],"class_list":["post-100088","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-conoscenza"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/100088","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=100088"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/100088\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media\/32923"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=100088"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=100088"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=100088"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}