Grunnleggende definitionEdit

Den varme kapasitet av et objekt, betegnet med C {\displaystyle C}

, er grensen C = lim Δ T → 0 Δ Q Δ T , {\displaystyle C=\lim _{\Delta T\to 0}{\frac {\Delta Q}{\Delta T}},}

hvor Δ Q {\displaystyle \Delta Q}

er den mengden med varme som må legges til objektet (med masse M) for å heve temperaturen av Δ T {\displaystyle \ Delta t}

.

verdien av denne parameteren varierer vanligvis betydelig avhengig av starttemperaturen T {\displaystyle t}

av objektet og trykket P {\displaystyle p}

brukt på den. Spesielt varierer det vanligvis dramatisk med faseoverganger som smelting eller fordampning (se entalpi av fusjon og entalpi av fordampning). Derfor bør den betraktes som en funksjon C (P , T ) {\displaystyle C (P, T)}

av disse to variablene.

Variasjon med temperaturrediger

variasjonen kan ignoreres i sammenhenger når man arbeider med objekter i trange temperatur-og trykkområder. For eksempel er varmekapasiteten til en blokk av jern som veier ett pund, omtrent 204 J / K målt fra en starttemperatur T=25 °C og P=1 atm trykk. Den omtrentlige verdien er ganske tilstrekkelig for alle temperaturer mellom, si 15 °C Og 35 °C, og omgivende trykk fra 0 til 10 atmosfærer, fordi den nøyaktige verdien varierer svært lite i disse områdene. Man kan stole på at samme varmetilførsel på 204 J vil øke temperaturen i blokken fra 15 °C til 16 °C, eller fra 34 °C til 35 °C, med ubetydelige feil.

varmekapasiteter for et homogent system som gjennomgår forskjellige termodynamiske prosesserrediger

ved konstant trykk, dQ = du + PdV (isobarisk prosess)Edit

ved konstant trykk vil varme som leveres til systemet bidra til både arbeidet og endringen i intern energi, i henhold til termodynamikkens første lov. Varmekapasiteten vil bli kalt C P . {\displaystyle C_{P}.}

ved konstant volum, dV = 0, dQ = du (isokorisk prosess)Edit

et system som gjennomgår en prosess ved konstant volum ville innebære at ingen arbeid ville bli gjort, slik at den tilførte varmen bare ville bidra til endringen i intern energi. Varmekapasiteten oppnådd På denne måten er betegnet C V . {\displaystyle C_{V}.}

verdien Av C v {\displaystyle C_{V}}

er alltid mindre enn Verdien Av C P . {\displaystyle C_{P}.}

Calculating C P {\displaystyle C_{P}}

and C V {\displaystyle C_{V}}

for an ideal gasEdit

Mayer’s relation:

C P − C V = n R . {\displaystyle C_{P}-C_{V}=nR.}

c P / C v = γ , {\displaystyle C_{P}/C_{V}=\gamma ,}

hvor n {\displaystyle n}

Er Antall mol av gassen, r {\Displaystyle r}

Er Den Universelle Gasskonstanten, Γ {\Displaystyle \gamma}

er varmekapasitetsforholdet (kan beregnes ved å vite antall grader).av frihet av gassmolekylet).

Ved å Bruke de to relasjonene ovenfor kan de spesifikke heatene utledes som følger:

C V = n r γ − 1, {\displaystyle C_{V}={\frac {nR}{\gamma -1}},}

C P = γ n r γ − 1 . {\displaystyle C_ {P}= \ gamma {\frac {nR} {\gamma -1}}.}

Ved konstant temperatur (Isotermisk prosess)Rediger

Ingen endring i intern energi (da temperaturen i systemet er konstant gjennom hele prosessen) fører til bare arbeid av den totale tilførte varmen, og dermed er uendelig mengde varme nødvendig for å øke temperaturen i systemet med en enhetstemperatur, noe som fører til uendelig eller udefinert varmekapasitet i systemet.

På tidspunktet for faseendring (Faseovergang)Rediger

Varmekapasiteten til et system som gjennomgår faseovergang er uendelig, fordi varmen utnyttes for å endre tilstanden til materialet i stedet for å øke den totale temperaturen.

Heterogene objekterrediger

varmekapasiteten kan være veldefinert selv for heterogene objekter, med separate deler laget av forskjellige materialer; for eksempel en elektrisk motor, en smeltedigel med noe metall, eller en hel bygning. I mange tilfeller kan den (isobariske) varmekapasiteten til slike gjenstander beregnes ved ganske enkelt å legge sammen de (isobariske) varmekapasiteten til de enkelte delene.

denne beregningen er imidlertid gyldig bare alle deler av objektet har samme ytre trykk før og etter målingen. Det er kanskje ikke mulig i noen tilfeller. For eksempel, ved oppvarming av en mengde gass i en elastisk beholder, vil volumet og trykket både øke, selv om atmosfæretrykket utenfor beholderen holdes konstant. Derfor vil gassens effektive varmekapasitet i den situasjonen ha en verdi mellom dens isobariske og isokoriske kapasitet C p {\displaystyle C_{\mathrm {p} }}

og C v {\displaystyle C_{\mathrm {V} }}

. for komplekse termodynamiske systemer med flere samvirkende deler og tilstandsvariabler, eller for måleforhold som ikke er konstant trykk eller konstant volum, eller for situasjoner der temperaturen er betydelig ujevn, er de enkle definisjonene av varmekapasitet ovenfor ikke nyttige eller til og med meningsfulle. Varmeenergien som tilføres kan ende opp som kinetisk energi (bevegelsesenergi) og potensiell energi (energi lagret i kraftfelt), både på makroskopisk og atomskala. Da vil temperaturendringen avhenge av den spesielle banen som systemet fulgte gjennom faseområdet mellom de første og endelige tilstandene. Nemlig må man på en eller annen måte spesifisere hvordan posisjoner, hastigheter, trykk, volumer etc. de generelle verktøyene for termodynamikk for å forutsi systemets reaksjon på en liten energiinngang. Oppvarmingsmodusene «konstant volum» og «konstant trykk» er bare to blant uendelig mange veier som et enkelt homogent system kan følge.