Dieser Artikel oder nachfolgende Abschnitt ist nicht hinreichend mit
Belegen (beispielsweise
Einzelnachweisen) ausgestattet. Angaben ohne ausreichenden Beleg könnten demnächst entfernt werden. Bitte hilf Wikipedia, indem du die Angaben recherchierst und
gute Belege einfügst.
Die Wärmekapazität
eines Körpers ist das Verhältnis der ihm zugeführten Wärme
zu der damit bewirkten Temperaturerhöhung (
):[1]
![{\displaystyle C={\frac {Q}{\Delta T}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a523403f82903eb711f75c7aa04990bb99fde61d)
Die Einheit der Wärmekapazität ist J/K.
Je nachdem, ob isochores (konstantes Volumen) oder isobares (konstanter Druck) Arbeiten vorliegt, muss die isochore
![{\displaystyle C_{V}=\left({\partial Q \over \partial T}\right)_{V}=\left({\partial U \over \partial T}\right)_{V}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fe2bcc221d9e0dbd748ff7ef91160bfe6459aa4d)
oder isobare Wärmekapazität
![{\displaystyle C_{p}=\left({\partial Q \over \partial T}\right)_{p}=\left({\partial H \over \partial T}\right)_{p}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7b3f031d4897e6c1e27f749e9fb2ab55b82c6ebc)
verwendet werden. Hierbei entspricht
der inneren Energie und
der Enthalpie.[1][2]
Bei homogenen Körpern lässt sich die Wärmekapazität als Produkt der spezifischen Wärmekapazität
und der Masse
des Körpers berechnen,
![{\displaystyle C=c\cdot m,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/14dc94c14feaecd422045a026e25017d122d8262)
oder auch als Produkt seiner molaren Wärmekapazität
und seiner Stoffmenge
:[1]
![{\displaystyle C=C_{\mathrm {m} }\cdot n}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/942c77d22280969273a8680009ff8c781e249d19)
Sowohl die spezifische als auch die molare Wärmekapazität sind Materialkonstanten und in einschlägigen Nachschlagewerken tabelliert.
Die Wärmekapazität ist eine extensive Zustandsgröße, kann also für einen Körper, der aus Teilen zusammengesetzt ist, als Summe der jeweiligen Wärmekapazitäten
seiner
Teile berechnet werden. Für die Gesamtwärmekapazität
ergibt sich daher:
![{\displaystyle C_{\mathrm {ges} }=\sum _{n=1}^{N}C_{n}=C_{1}+C_{2}+\dotsb +C_{N}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/83b538a2c3076954fe63fa960fb2951c67d3613d)
Für Schichtsysteme wie z. B. Wandkonstruktionen wird die Wärmekapazität pro Flächeneinheit angegeben, in J/(m2·K), für Meterware wie z. B. extrudierte Kühlkörper pro Längeneinheit, in J/(m·K).
Ermittlung der Wärmekapazität im Mischungsversuch
Die experimentelle Bestimmung der Wärmekapazität eines Körpers zeigt den Umgang mit dieser Größe in der folgenden Beispielrechnung:
Der Körper wird zunächst so lange in kochendes Wasser (
) gelegt, bis er selbst diese Temperatur angenommen hat. Dann überführt man ihn in ein Kalorimeter, in dem sich
Wasser mit der Temperatur von
befindet. Es stellt sich eine Mischungstemperatur von
ein.
Das Wasser hat sich also um
(oder
) erwärmt.
Mit der bekannten spezifischen Wärmekapazität von Wasser (
) berechnet sich die vom Wasser aufgenommene Wärme zu
.
Diese Wärmemenge hat der Körper bei seiner Abkühlung um
(oder
) an das Wasser abgegeben, also ist
. Folglich beträgt die Wärmekapazität des Körpers:
![{\displaystyle C={\frac {Q}{\Delta T}}={\frac {42\,\mathrm {kJ} }{70\,\mathrm {K} }}=\mathrm {600\,J/K} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/98dc07d250e92f278b086662898013925bd5d681)
Siehe auch
Einzelnachweise
- ↑ a b c Gerd Wedler: Lehrbuch der Physikalischen Chemie. 6., vollst. überarb. u. aktualis. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2012, ISBN 978-3-527-32909-0.
- ↑ Hermann Weingärtner: Chemische Thermodynamik Einführung für Chemiker und Chemieingenieure. 1. Auflage. Stuttgart 2003, ISBN 978-3-519-03534-3.