Co je to tepelná kapacita?

Vstup tepelné energie (Q) potřebný ke zvýšení teploty (T) látky o jeden stupeň Celsia (1 ° C) je definován jako její tepelná kapacita (C). Protože se jedná o „extenzivní“ vlastnost, hodnota C se liší nejen od látky k látce, ale také pro různá množství téže látky. Za tímto účelem lze tepelné kapacity uvádět v termínech obsahujících množství nebo množství. Pokud se odkazuje na tepelnou kapacitu na mol materiálu, nazývá se to molární tepelná kapacita; pokud se má místo toho ohřívat kapacita na gram materiálu, jedná se o specifickou tepelnou kapacitu (y) - nebo jednodušeji „specifické teplo“. Tyto výrazy mají největší význam, pokud se týkají čistých látek.

Technické problémy často poskytují C jako „dané“, zatímco Q je „neznámé“. Rovnice je Q = smΔT, kde m je hmotnost v gramech a ΔT je nárůst teploty ve stupních Celsia. Tepelná kapacita může být klíčovým parametrem z mnoha důvodů. Pro ilustraci se někdy používají jako chladiče materiály s větší tepelnou kapacitou, protože absorbují teplo jako houba. Voda je v tomto ohledu pozoruhodná, protože vykazuje největší hodnotu C známou u běžných látek, takže je mimořádně vhodná pro použití jako chladicí kapalina.

V meteorologii hraje tepelná kapacita roli v několika jevech, včetně toho, proč vítr podél pobřeží v průběhu dne fouká jiným směrem než v noci. Země má nižší tepelnou kapacitu než voda, takže se zahřívá rychleji než moře ve dne, zatímco v noci rychleji ochlazuje. Vzduch je chladnější přes oceán ve dne, ale v noci nad zemí. Teplý vzduch je lehký a stoupá, což umožňuje nahradit chladnější a těžší vánek. Během dne foukají tyto vánek z pevniny na moře, zatímco v noci je opak pravdou, která fakta ovlivňují ptáky na pobřeží i piloty kluzáků.

Tepelná kapacita není zamýšlena tak, aby zohledňovala fázové změny, jako při tání ledu za vzniku vody. Tento jev je věnován zvláštní pozornost - tato vlastnost se nazývá „teplo fúze“. Podobně se přeměna kapaliny na plyn nazývá „odpařovací teplo“. Led má mimořádně vysoké teplo splynutí, dodává stabilitu zemským povětrnostním systémům a činí domácí chlazení praktickým. Je zvláštní, že plynný amoniak, jakmile se používá v průmyslových a domácích chladicích systémech, má ještě vyšší tepelnou kapacitu a teplo tavení.