Térfogati hőkapacitás
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. január 14-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .A térfogati hőkapacitás egy adott anyag adott térfogatának azon képességét jellemzi, hogy növelje belső energiáját az anyag hőmérsékletének változásával (ami azt jelenti, hogy nincs fázisátalakulás ). Ez egyenlő egy adott anyagminta hőkapacitásának és térfogatának arányával :
vagy más szóval ez egy adott anyag térfogategységre eső hőkapacitása . Feltételezzük, hogy az anyag homogén. A térfogati hőkapacitás fogalmát főként szilárd anyagokkal és folyadékokkal kapcsolatban használják, mivel ezek sűrűsége meglehetősen gyengén változik a külső körülmények változásától függően. Egy gáz esetében a sűrűség nagymértékben változik a hőmérséklettől és a nyomástól függően, ami azt jelenti, hogy még egy nagyon specifikus gáznak sincs bizonyos térfogati hőkapacitása, vagyis még egy bizonyos gázhoz is csak a következő időpontban lehet hozzárendelni egy bizonyos térfogati hőkapacitást. szigorúan meghatározott nyomás és hőmérséklet; a gyakorlatban ennek eredményeként a térfogati hőkapacitás fogalmát meglehetősen ritkán használják.
A térfogati hőkapacitás eltér a fajlagos hőkapacitástól , amely egy adott anyag egységnyi tömegének azon képességét jellemzi, hogy a hőmérséklet változásával növelje belső energiáját. A fajhőt térfogatra alakíthatja át úgy, hogy a fajhőt megszorozza az anyag sűrűségével: [1]
Dulong és Petit 1818-ban megjósolta, hogy ρc [2] -nek állandónak kell lennie minden szilárd anyagra. 1819-ben megállapították, hogy a szilárd anyagok hőkapacitása, amelyet az anyag atomjainak becsült tömege határoz meg ( a Dulong-Petit törvény ), a legnagyobb állandósággal rendelkezik. Ez az egységnyi atomtömegre jutó hőkapacitás , amely közel áll a szilárd anyagok állandó értékéhez. Más szavakkal, az atomonkénti hőkapacitás , tehát egységnyi anyagmennyiségre vetítve , a szilárd anyagok esetében megközelítőleg állandó. A hőkapacitás "térfogat alapon" valójában körülbelül 1,2 és 4,5 MJ /(m³·K) között változik. A térfogati hőkapacitás ezen változását az atomok fizikai méretének különbsége határozza meg (ha minden atom azonos méretű lenne, akkor a kétféle hőkapacitás ( mól és térfogat) egyenértékű lenne). Folyadékok esetében a térfogati hőkapacitás 1,3 és 1,9 MJ / (m³ K) között van.
Egyatomos gázok (például argon ) esetében szobahőmérsékleten és állandó térfogaton a térfogati hőkapacitás körülbelül 0,5 kJ / (m³K).
A térfogati hőkapacitás magasabb értékeinél a rendszernek több időre van szüksége a termodinamikai egyensúly eléréséhez .
Az anyag hőtehetetlenségének fogalma a térfogati hőkapacitáshoz kapcsolódik, amely a következő képlettel határozható meg:
ahol
k - hővezető képesség , az anyag sűrűsége , c azanyag fajlagos hőkapacitása (a szorzat a térfogati hőkapacitás).
Egyes anyagok térfogati hőkapacitásának értékei
| Anyag | Térfogati hőkapacitás kJ dm −3 K −1 ) |
|---|---|
| aszfalt | 1.2 |
| tömör tégla | 1.344 |
| szilikát tégla | 1.7 |
| Konkrét | 1.7 |
| kronglas ( üveg ) | 1.709 |
| kovakő ( üveg ) | 2.1 |
| ablaküveg _ | 2.1 |
| gránit | 2.1 |
| gipsz | 2.507 |
| márvány , csillám | 2.4 |
| homok | 1.2 |
| acél- | 3.713 |
| a talaj | 0,80 |
| faipari | egy |
| víz | 4.2 |
Jegyzetek
- ↑ US Army Corps of Engineers Technical Manual: Arctic and Subarctic Construction: Calculation Methods for Deterths of Depths of fagyasztás és olvadás talajokban , TM 5-852-6/AFR 88-19, 6. kötet, 1988, 2-1 egyenlet archivált 2 2006. június.
- ↑ c a fajlagos hőkapacitás; ρ a sűrűség.