Egy rendszer hőkapacitása megadja, hogy mennyi hőt (Q) kell közölni a rendszerrel, hogy hőmérséklete (T) egy kelvinnel emelkedjék.
Jele: C, mértékegysége: J/K. Matematikailag megfogalmazva: a hőmennyiség hőmérséklet szerinti differenciálhányadosa.
A hőközlés kétféle módon történhet: vagy állandó térfogaton (izochor folyamatban), vagy állandó nyomáson (izobár folyamatban). Az állandó nyomáson tartott rendszer hőkapacitása mindig nagyobb, mint az állandó térfogatú rendszeré. Az eltérés gyakorlati szempontból csak légnemű anyagot tartalmazó rendszer esetében jelentős. Kondenzált rendszerek esetén elhanyagolhatóan kicsi.
Ha a rendszerrel állandó térfogaton közlünk hőt, az a rendszert alkotó részecskék – atomok, molekulák – belső energiájának (U) a növekedésére fordítódik. Ha viszont a hőközlés állandó nyomáson történik, akkor a hőközlés során bekövetkező hőmérséklet-változás nemcsak a részecskék mozgási energiáját növeli, hanem a rendszer hőtágulását, térfogat-növekedését is eredményezi, ami térfogati munka végzésével jár (A két energia összegét nevezzük entalpiának (H)).
A térfogatváltozás miatt állandó nyomáson mindig nagyobb hőt kell közölni ugyanazon rendszerrel, mint állandó térfogaton, hogy azonos nagyságú hőmérséklet-növekedést érjünk el. A fentebb vázolt okok miatt kétféle hőkapacitást definiálunk.
Az állandó térfogaton mért hőkapacitást a belső energia (U) hőmérséklet szerinti differenciálhányadosaként az alábbi kifejezés definiálja:
Az állandó nyomáson mért hőkapacitást az entalpia (H) hőmérséklet szerinti differenciálhányadosaként az alábbi kifejezés definiálja:
A fajlagos hőkapacitás (más néven fajhő), megadja, hogy mennyi hőt kell közölni egységnyi tömegű anyaggal ahhoz, hogy a hőmérséklete egy fokkal megemelkedjék. Jele: c, mértékegysége: J/(kg·K). Matematikailag megfogalmazva:
ahol m a rendszer tömege.
A moláris hőkapacitás (régi nevén mólhő), megadja, hogy mennyi hőt kell közölni egységnyi anyagmennyiségű anyaggal ahhoz, hogy a hőmérséklete egy fokkal megemelkedjék. Jele: Cm, mértékegysége: J/(mol·K). Matematikailag megfogalmazva:
ahol n a rendszer anyagmennyisége.
Mind a fajlagos, mind pedig a moláris hőkapacitás értelmezhető állandó térfogaton (Cv) és állandó nyomáson (Cp). Gyakrabban az állandó nyomáson mért hőkapacitásokat használjuk, mivel a gyakorlatban a hőközlés is állandó (légköri) nyomáson történik.
Tökéletes gázok esetében a kétféle moláris hőkapacitás közötti különbség az egyetemes gázállandó értékével egyenlő:
Anyag | Halmazállapot | cp kJ kg−1 K−1 | Cm J mol−1 K−1 | Cv J mol−1 K−1 |
---|---|---|---|---|
Levegő (Tengerszinten, száraz, 0 °C) | gáz | 1,0035 | 29,07 | |
Levegő (szobahőmérsékleten) | gáz | 1,012 | 29,19 | |
Alumínium | szilárd | 0,897 | 24,2 | |
Ammónia | folyadék | 4,700 | 80,08 | |
Argon | gáz | 0,5203 | 20,7862 | 12,4717 |
Berillium | szilárd | 1,82 | 16,4 | |
Réz | szilárd | 0,385 | 24,47 | |
Gyémánt | szilárd | 0,5091 | 6,115 | |
Etanol | folyadék | 2,44 | 112 | |
Benzin | folyadék | 2,22 | 228 | |
Arany | szilárd | 0,1291 | 25,42 | |
Grafit | szilárd | 0,710 | 8,53 | |
Hélium | gáz | 5,1932 | 20,7862 | 12,4717 |
Hidrogén | gáz | 14,30 | 28,82 | |
Vas | szilárd | 0,450 | 25,1 | |
Lítium | szilárd | 3,58 | 24,8 | |
Higany | folyadék | 0,1395 | 27,98 | |
Nitrogén | gáz | 29,12 | 20,8 | |
Neon | gáz | 1,0301 | 20,7862 | 12,4717 |
Oxigén | gáz | 0,918 | 29,38 | |
Szilícium-dioxid | szilárd | 0,703 | 42,2 | |
Urán | szilárd | 0,116 | 27,7 | |
Víz | gőz (100 °C) | 2,080 | 37,47 | 28,03 |
folyadék (25 °C) | 4,1813 | 75,327 | 74,53 | |
szilárd (0 °C) | 2,114 | 38,09 | ||
Minden adat 25 °C-on mérve, hacsak nincs külön jelölve.
Jelentős minimum- és maximumértékek bordóval jelölve.
This article uses material from the Wikipedia Magyar article Hőkapacitás, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). A lap szövege CC BY-SA 4.0 alatt érhető el, ha nincs külön jelölve. Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Magyar (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.