Varmekapacitet

Et legemes varmekapacitet eller varmefylde er givet ved forholdet mellem den tilførte varmeenergi og den resulterende temperaturændring.

Hvis varmekapaciteten eller varmefylden betegnes med symbolet $C$, den tilførte varme med symbolet $\Delta Q$ og temperaturændringen med symbolet $\Delta T$ gælder:

$C={\frac {\Delta Q}{\Delta T}}.$

Da SI-enhederne for varmeenergi er joule og for temperatur er kelvin bliver SI enheden for varmekapacitet $J/K$

Normalt forstås ved et stofs varmekapacitet eller varmefylde den specifikke varmekapacitet, den specifikke varmefylde eller $c$-værdien, der er den varmemængde der skal til for opnå en temperaturændring på 1 grad for 1 kg af stoffet. Den specifikke varmekapaitet eller den specifikke varmefylde betegnes med symbolet $c$.

Da temperaturforskelle målt i kelvin og celsius er lige store, angiver man ofte varmefylde i joule pr. grad celsius pr. kilogram. Så bliver enheden $c={\frac {J}{kg\cdot ^{\circ }C}}$

Sammenhængen mellem et stofs masse $m$, varmekapacitet $C$ og den specifikke varmekapacitet $c$ er:

$C=c\cdot m$

Et fysisk systems varmekapacitet er sjældent konstant, men kan bl.a. afhænge af temperatur, tryk og volumen. Når volumen holdes konstant, anvendes V som subscript, og når trykket holdes konstant anvendes p som subscript. Forholdet mellem de to kaldes for adiabateksponenten.

Temperaturafhængigheden

Et stofs varmefylde varierer normalt som funktion af temperaturen. F.eks. er flydende vands (H₂O) varmefylde ved ca. 0 °C og 100 °C ca. 4210 ${\tfrac {J}{kg\cdot K}}$ – ved 30-40 °C er varmefylden 4186 ${\frac {J}{kg\cdot K}}$.

Ved faseovergange er varmefylden, som funktion af temperaturen, diskontinuert.

Varmefyldetabel for nogle kendte stoffer

Varmefyldetabel for nogle gasformige stoffer, sorteret efter varmefylde:

Stof	fase ved 101,325 kPa (=1 atm), 20 °C	ca. varmefylde (kJ×kg-1×°C-1)
hydrogen	gas	14,3
helium	gas	5,2
H2O Vanddamp	gas (Tvanddamp ca.= 100 °C)	1,84
Luft	gas	1,005
CO2	gas	0,79

Varmefyldetabel for nogle flydende stoffer, sorteret efter varmefylde:

Stof	fase ved 101,325 kPa (=1 atm), 20 °C	ca. varmefylde (kJ×kg-1×°C-1)
H2O Vand	flydende	4,184–4,186
Ethanol	flydende	2,46
Olie	flydende (simpel formel)	2,0+0,0003*(T-100)
Olie	flydende (ny formel)	$(1,6848+0,00339*T)/(\surd \rho )$
Kviksølv	flydende	0,139

Varmefyldetabel for nogle faste stoffer, sorteret efter varmefylde:

Stof	fase ved 101,325 kPa (=1 atm), 20 °C	ca. varmefylde (kJ×kg-1×°C-1)
H2O is	fast (Tis ca.= 0 °C)	2,1
Træ	fast	ca. 1,7
Jord	blanding (porøs)	0,92
Aluminium	fast	0,900
Basalt	fast	0,84
Lava	fast	0,84
Sand	fast	0,835
Jord	fast	0,800
Granit	fast	0,790
Grafit	fast	0,720
Diamant	fast	0,502
Jern	fast	0,444
Kobber	fast	0,385
Guld	fast	0,129

Mange andre tabelværdier for varmefylde kan findes her og her både for gasformige, flydende og faste stoffer.

Vands varmefylde

Bemærk at flydende vand (H₂O) har en ganske høj varmefylde i forhold til andre stoffer der er almindelige på jordoverfladen. Dette er grunden til at klimaet i egne der er omgivet af meget hav, f.eks. Danmark, er mere temperatur-stabilt end det mere ekstreme fastlandsklima. Man kunne sige at vand er en varmepuffer, der begrænser temperaturens udsving på Jorden.

Se også

• Fase (stof)
• Fordampningsvarme
• Smeltevarme
• Varmeledningsevne

Kilder/referencer

• engineeringtoolbox.com: Liquids and Fluids – Specific Heat Capacities