Was ist Wärmekapazität?
Die Eingabe von Wärmeenergie (Q), die erforderlich ist, um die Temperatur (T) eines Stoffes um ein Grad Celsius (1 ° C) zu erhöhen, wird als seine Wärmekapazität (C) definiert. Da es sich um eine "umfangreiche" Eigenschaft handelt, variiert der Wert von C nicht nur von Substanz zu Substanz, sondern auch für unterschiedliche Mengen derselben Substanz. Um dies auszugleichen, können Wärmekapazitäten in Bezug auf Menge oder Menge angegeben werden. Wenn auf die Wärmekapazität pro Mol Material Bezug genommen wird, spricht man von molarer Wärmekapazität; Wenn es sich stattdessen um die Wärmekapazität pro Gramm Material handelt, handelt es sich um die spezifische Wärmekapazität (en) - oder einfacher die "spezifische Wärme". Diese Begriffe sind für die Bezugnahme auf Reinsubstanzen von größter Bedeutung.
Konstruktionsprobleme geben C oft als "gegeben" an, während Q "unbekannt" ist. Die Gleichung lautet Q = smΔT, wobei m die Masse in Gramm und ΔT der Temperaturanstieg in Grad Celsius ist. Die Wärmekapazität kann aus einer Vielzahl von Gründen ein Schlüsselparameter sein. Zur Veranschaulichung werden manchmal Materialien mit größerer Wärmekapazität als Wärmesenken verwendet, da sie Wärme wie ein Schwamm absorbieren. Wasser ist in dieser Hinsicht bemerkenswert, da es den größten bekannten C-Wert unter den üblichen Substanzen aufweist und sich daher hervorragend als Kühlmittel für Kühler eignet.
In der Meteorologie spielt die Wärmekapazität eine Rolle bei verschiedenen Phänomenen, darunter, warum der Wind entlang der Küste tagsüber in eine andere Richtung bläst als nachts. Land hat eine geringere Wärmekapazität als Wasser, daher erwärmt sich Land tagsüber schneller als das Meer, während es nachts schneller abkühlt. Über dem Meer ist die Luft tagsüber kühler, aber nachts über dem Land. Warme Luft ist leicht und steigt auf, sodass kühlere und stärkere Brisen sie ersetzen können. Tagsüber wehen diese Brisen von Land zu Meer, während nachts das Gegenteil zutrifft, was sowohl Landvögel als auch Segelflieger beeinflusst.
Die Wärmekapazität soll Phasenänderungen, wie beim Schmelzen von Eis zu Wasser, nicht berücksichtigen. Diesem Phänomen wird gesondert Rechnung getragen - diese Eigenschaft wird als "Schmelzwärme" bezeichnet. Ebenso wird die Umwandlung von Flüssigkeit in Gas als "Verdampfungswärme" bezeichnet. Eis hat eine außergewöhnlich hohe Schmelzwärme, die den Wettersystemen der Erde Stabilität verleiht und die Kühlung zu Hause praktisch macht. Interessanterweise hat Ammoniakgas, das früher in Industrie- und Haushaltskälteanlagen verwendet wurde, eine noch höhere Wärmekapazität und Schmelzwärme.