Specific thermal capacity

the specific thermal capacity or briefly specific warmth of a material is designated one of its physical characteristics and its on the mass referred thermal capacity. It indicates thus, which energy one must supply a kilogram of a material, in order its temperature by a Kelvin to increase. Die abgeleitete SI-Einheit der spezifischen Wärmekapazität ist daher kJ/(K·kg). Als Formelzeichen verwendet man in der Regel c. Die Messung der spezifischen Wärmekapazität erfolgt über die Kalorimetrie.

Die Stoffdaten der spezifischen Wärmekapazität sind gesondert tabelliert.

Inhaltsverzeichnis

Mittlere spezifische Wärmekapazität

Die mittlere spezifische Wärmekapazität wird für die Berechnung von Prozessen benötigt, bei denen die Temperaturabhängigkeit der Wärmekapazität von Bedeutung ist.

<math>c_m\vert _{T_1}^{T_2} = \frac{c_m \vert _{0^\circ C}^{T_2} T_2 - c_m \vert _{0^\circ C}^{T_1} T_1}{T_2 - T_1} </math>

Die mittlere spezifische Wärmekapazität zwischen 0 °C und einer beliebigen Temperatur <math>\left(c_m \vert _{0^\circ C}^{T_x}\right)</math> kann aus dafür speziellen Tabellen abgelesen werden.

Falls die vorhandenen Temperaturen <math>T_1</math> und <math>T_2</math> in den Tabellen nicht aufgeführt sind, müssen die Wärmekapazitäten durch lineare Interpolation gefunden werden.

Wärmekapazität von Gasen

Insbesondere bei Gasen hängt die Wärmekapazität von den äußeren Zwangsbedingungen ab. Man unterscheidet die Wärmekapazität bei konstantem Druck Cp und bei konstantem Volumen CV.

Generell gilt <math>C_p > C_V</math>

In erster Näherung gilt bei Gasen Cp = CV + Rs. Hierbei ist Rs die spezifische Gaskonstante, mit Rs = R/M, wobei R allgemeine Gaskonstante und M die Molmasse ist.

Weiterhin gilt in guter Näherung CV = f · 1/2 · Rs, wobei f ≥ 3 die Anzahl der energetischen Freiheitsgrade eines Moleküls angibt. Diese umfassen drei Freiheitsgrade kinetische Energie, Null bis drei Freiheitsgrade für die Rotationsenergie und Null bis n Freiheitsgrade für die innere Schwingungsenergie.

Bestimmung der Wärmekapazität

Eine häufig verwendete Methode zur Bestimmung der Wärmekapazität ist die Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC). Wichtig für die Messung ist dabei, dass die zu untersuchende Probe in dem zu untersuchenden Temperaturbereich keine mit einer Wärmetönung einhergehenden Reaktion aufweist. Üblicherweise erfolgt zur exakten Berechnung eine Vergleichsmessung mit einem Saphir.

Literatur

  • Stewart, G.R.: Measurement of low-temperature specific heat Rev. Sci. Instrum., 1983, 54, 1-11

Siehe auch

 

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