Volumetrisk värmekapacitet
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 14 januari 2019; kontroller kräver 2 redigeringar .Volumetrisk värmekapacitet kännetecknar förmågan hos en given volym av ett visst ämne att öka sin inre energi med en förändring i ämnets temperatur (vilket innebär frånvaro av en fasövergång ). Det är lika med förhållandet mellan värmekapaciteten hos ett givet prov av ett ämne och dess volym :
eller med andra ord, detta är värmekapaciteten per volymenhet av ett givet ämne . Det antas att ämnet är homogent. Begreppet volymetrisk värmekapacitet används främst i förhållande till fasta ämnen och vätskor, eftersom de har en ganska svagt varierande densitet beroende på förändringar i yttre förhållanden. För en gas varierar densiteten mycket beroende på temperatur och tryck, vilket gör att även en mycket specifik gas inte har en viss volymetrisk värmekapacitet, det vill säga att även en viss gas kan tilldelas ett visst värde av volymetrisk värmekapacitet först kl. strikt definierat tryck och temperatur; i praktiken, som ett resultat, används begreppet volymetrisk värmekapacitet ganska sällan.
Volumetrisk värmekapacitet skiljer sig från specifik värmekapacitet , som kännetecknar förmågan hos en massaenhet av ett givet ämne att öka sin inre energi med en temperaturförändring. Du kan omvandla specifik värme till volym genom att multiplicera den specifika värmen med ämnets densitet: [1]
Dulong och Petit förutspådde 1818 att ρc [2] skulle vara konstant för alla fasta ämnen. År 1819 fann de att värmekapaciteten hos fasta ämnen, bestämd av den uppskattade vikten av ämnets atomer ( Dulong-Petit-lagen ), hade den största beständigheten. Detta är värmekapaciteten per atomviktsenhet , som är nära att vara konstant för fasta ämnen. Med andra ord är värmekapaciteten per atom, och därmed per enhetsmängd materia , ungefär konstant för fasta ämnen. Värmekapaciteten "på volymbasis" varierar faktiskt från cirka 1,2 till 4,5 MJ /(m³·K). Denna variation i volymetrisk värmekapacitet bestäms av skillnader i atomernas fysiska storlekar (om alla atomer hade samma storlek, skulle de två typerna av värmekapacitet ( molar och volym) vara ekvivalenta). För vätskor varierar den volymetriska värmekapaciteten från 1,3 till 1,9 MJ / (m³ K).
För monoatomiska gaser (till exempel för argon ) vid rumstemperatur och konstant volym är den volymetriska värmekapaciteten cirka 0,5 kJ / (m³K).
Vid högre värden på volymetrisk värmekapacitet behöver systemet mer tid för att nå termodynamisk jämvikt .
Begreppet termisk tröghet för ett material är förknippat med volymetrisk värmekapacitet, som kan bestämmas med formeln:
var
k - värmeledningsförmåga , är materialets densitet , c ärmaterialets specifika värmekapacitet (produkten är den volymetriska värmekapaciteten).
Värdena för den volymetriska värmekapaciteten för vissa ämnen
| Ämne | Volumetrisk värmekapacitet kJ dm −3 K −1 ) |
|---|---|
| asfalt | 1.2 |
| massivt tegel | 1,344 |
| silikat tegel | 1.7 |
| betong- | 1.7 |
| kronglas ( glas ) | 1,709 |
| flinta ( glas ) | 2.1 |
| fönsterglas _ | 2.1 |
| granit | 2.1 |
| gips | 2,507 |
| marmor , glimmer | 2.4 |
| sand | 1.2 |
| stål | 3,713 |
| jorden | 0,80 |
| trä | ett |
| vatten | 4.2 |
Anteckningar
- ↑ US Army Corps of Engineers Teknisk handbok: Arktisk och subarktisk konstruktion: Beräkningsmetoder för bestämning av djup av frysning och tö i jordar , TM 5-852-6/AFR 88-19, Volym 6, 1988, Ekvation 2-1 Arkiverad 22 juni 2006.
- ↑ c är den specifika värmekapaciteten; ρ är densiteten.