Volumetrinen lämpökapasiteetti
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 14. tammikuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .Tilavuuslämpökapasiteetti kuvaa tietyn aineen tietyn tilavuuden kykyä lisätä sisäistä energiaansa aineen lämpötilan muutoksen myötä (mikä tarkoittaa faasisiirtymän puuttumista ). Se on yhtä suuri kuin tietyn ainenäytteen lämpökapasiteetin suhde sen tilavuuteen :
tai toisin sanoen tämä on tietyn aineen lämpökapasiteetti tilavuusyksikköä kohti . Oletetaan, että aine on homogeeninen. Tilavuuslämpökapasiteetin käsitettä käytetään pääasiassa kiinteiden aineiden ja nesteiden yhteydessä, koska niiden tiheys vaihtelee melko heikosti ulkoisten olosuhteiden muutoksista riippuen. Kaasulla tiheys vaihtelee suuresti riippuen lämpötilasta ja paineesta, mikä tarkoittaa, että edes hyvin tietyllä kaasulla ei ole tiettyä tilavuuslämpökapasiteettia, eli jopa tietylle kaasulle voidaan antaa tietty tilavuuslämpökapasiteetin arvo vain tiukasti määritelty paine ja lämpötila; käytännössä tämän seurauksena tilavuuslämpökapasiteetin käsitettä käytetään melko harvoin.
Tilavuuslämpökapasiteetti eroaa ominaislämpökapasiteetista , joka kuvaa tietyn aineen massayksikkön kykyä lisätä sisäistä energiaansa lämpötilan muutoksen myötä. Voit muuntaa ominaislämmön tilavuudeksi kertomalla ominaislämmön aineen tiheydellä: [1]
Dulong ja Petit ennustivat vuonna 1818, että ρc [2] :n tulisi olla vakio kaikille kiintoaineille. Vuonna 1819 he havaitsivat, että kiinteiden aineiden lämpökapasiteetit, jotka määritettiin aineen atomien arvioidulla painolla ( Dulong-Petitin laki ), olivat suurimmat. Tämä on lämpökapasiteetti atomipainoyksikköä kohti , joka on lähes vakio kiintoaineille. Toisin sanoen lämpökapasiteetti atomia ja siten ainemäärää kohti on suunnilleen vakio kiinteille aineille. Lämpökapasiteetti "tilavuusperusteisesti" vaihtelee itse asiassa noin 1,2 - 4,5 MJ /(m³·K). Tämä tilavuuslämpökapasiteetin vaihtelu määräytyy atomien fysikaalisten koon eroista (jos kaikki atomit olisivat samankokoisia, niin kaksi lämpökapasiteettityyppiä ( mooli ja tilavuus) olisivat ekvivalentteja). Nesteiden tilavuuslämpökapasiteetti on 1,3-1,9 MJ / (m³ K).
Yksiatomisilla kaasuilla (esimerkiksi argonilla ) huoneenlämpötilassa ja vakiotilavuudessa tilavuuslämpökapasiteetti on noin 0,5 kJ / (m³K).
Suuremmilla tilavuuslämpökapasiteetin arvoilla järjestelmä tarvitsee enemmän aikaa saavuttaakseen termodynaamisen tasapainon .
Materiaalin lämpöinertian käsite liittyy tilavuuslämpökapasiteettiin, joka voidaan määrittää kaavalla:
missä
k - lämmönjohtavuus , on materiaalin tiheys , c onmateriaalin ominaislämpökapasiteetti (tuote on tilavuuslämpökapasiteetti).
Joidenkin aineiden tilavuuslämpökapasiteetin arvot
| Aine | Tilavuuslämpökapasiteetti kJ dm −3 K −1 ) |
|---|---|
| asfaltti | 1.2 |
| kiinteä tiili | 1.344 |
| silikaattitiili _ | 1.7 |
| betoni | 1.7 |
| kronglas ( lasi ) | 1.709 |
| piikivi ( lasi ) | 2.1 |
| ikkunan lasi | 2.1 |
| graniitti | 2.1 |
| kipsi | 2.507 |
| marmori , kiille | 2.4 |
| hiekka | 1.2 |
| teräs | 3.713 |
| maaperä | 0,80 |
| puu | yksi |
| vettä | 4.2 |
Muistiinpanot
- ↑ US Army Corps of Engineers Technical Manual: Arktinen ja subarktinen rakentaminen: Laskentamenetelmät maaperän jäätymis- ja sulamissyvyyden määrittämiseksi , TM 5-852-6/AFR 88-19, 6. osa, 1988, yhtälö 2-1 arkistoitu 2 kesäkuuta 2006.
- ↑ c on ominaislämpökapasiteetti; ρ on tiheys.