Specifik värmekapacitet

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Specifik värmekapacitet
Grundläggande
Alternativnamn Värmekapacitivitet
Definition Ett ämnes förmåga att magasinera termisk energi
Storhetssymbol(er) c
Enheter
SI-enhet J/(kg · K) = m2 s−2 K−1
SI-dimension L2·T−2·θ−1
Angloamerikansk enhet Btu/(lb · °R)
= 4 186,8 J/(kg · K)
Anmärkningar
Se även Värmekapacitet

Specifik värmekapacitet, värmekapacitivitet, är en fysikalisk storhet som anger ett ämnes förmåga att magasinera termisk energi, det vill säga ange ett ämnes termiska tröghet. Den anges i joule per kilogram för att uppnå en temperaturdifferens av en kelvin [K] med enheten [J/(kg·K)]. Man kan använda grad Celsius [°C] istället för Kelvin eftersom det rör sig om differenser, ej absoluta tal. En äldre beteckning är ”specifikt värme”. Värmekapacitiviteten hos ett ämne kan beskrivas som den mängd energi som går åt för att värma upp ett kilogram av ämnet en grad.

Talet är i stort sett konstant inom ett ämnes fas, men förändras då det byter tillstånd. Exempelvis har vatten värdet 4,18 kJ/(kg·K) i flytande form (i äldre enheter 1 kalori per gram per grad) och ungefär hälften i fast tillstånd. Man skulle kunna tro att tyngre ämnen har högre värmekapacitivitet, men så är inte nödvändigtvis fallet.

Molär värmekapacitet[redigera | redigera wikitext]

År 1813 upptäckte Dulong och Petit att fasta ämnen brukar ha samma värmekapacitet per mol. En uppskattning enligt klassisk termodynamik ger att värdet är tre gånger gaskonstanten: 3R = 25 J/(mol·K). Denna uppskattning brukar ge bra värden vid rumstemperatur. Ett undantag är diamant. Att den molära värmekapaciteten går ner vid låg temperatur har förklarats med hjälp av kvantmekaniska modeller av Albert Einstein och av Peter Debye.

Specifik värmekapacitet för några material[redigera | redigera wikitext]

Ämne Cp [kJ/(kg·K)] Cp [J/(mol·K)]
Järn 0,449 25,1
Aluminium 0,897 24,2
Vatten 4,181 75,327
Luft 1,00 -
Etanol 2,44 112

CP i tabellen står för isobar (”konstant tryck”) värmekapacitivitet. Detta är det vanliga experimentella värdet. Det är dock enklare att teoretiskt räkna ut CV, isokor (”konstant volym”) värmekapacitivitet. Det förstnämnda måttet tar hänsyn till att värmekapacitiviteten påverkas om materialet tillåts expandera när det värms upp, eftersom arbete utförs. Om volymen hålls konstant (och trycket därmed varierar) fås ett något annorlunda värde. Eftersom termisk utvidgning av fasta ämnen är så liten, är skillnaden sällan viktig. För ideala gaser gäller CP - CV = R.

Se även[redigera | redigera wikitext]