Tepelná kapacita

Tepelná kapacita je fyzikální veličina, která vyjadřuje množství tepla, kterým se těleso ohřeje o 1 kelvin. Měrná tepelná kapacita je veličina charakteristická pro danou látku. Pro různé látky a různá skupenství má různé hodnoty. Platí-li pro měrné tepelné kapacity dvou látek A a B nerovnost , znamená to, že látce B je třeba dodat větší teplo, abychom ohřáli obě látky o stejný přírůstek teploty. Pokusy a přesná měření ukazují, že se měrná tepelná kapacita látek mění se změnou teploty. (Proto se měrná tepelná kapacita udává v tabulkách pro určitou teplotu.) U všech látek se s klesající teplotou jejich měrná tepelná kapacita snižuje, ale pokles není příliš velký. Proto je možné pro daný stupeň přesnosti výpočtů považovat měrné tepelné kapacity homogenních látek v jistém teplotním intervalu za konstantní.

Z běžných látek má největší měrnou tepelnou kapacitu voda (). Tato velká hodnota měrné tepelné kapacity předurčuje vodu k použití jako chladící kapaliny (např. v automobilových motorech, …) nebo jako kapaliny používané k přenosu energie (např. jaderné elektrárny, ústřední topení v domech a bytech, …). Relativně malou tepelnou kapacitu mají kovy, což usnadňuje jejich tepelné zpracování.

Značení

Symbol veličiny: C, popř. K Základní jednotka: joule na kelvin, značka jednotky: J.K-1 Další jednotka: kilojoule na kelvin, značka jednotky: kJ.K-1

Vztahy

- Tepelná kapacita je určena jako podíl dodaného (nebo odebraného) tepla a teplotní změny, tzn.

- Kde Q je teplo, které bylo tělesu dodáno (nebo odebráno) a ΔT je rozdíl teplot mezi počátečním a konečným stavem, kdy bylo teplo dodáváno (odebíráno). Uvedený vztah bývá také zapisován jako:

- Měrná tepelná kapacita je tepelná kapacita jednoho kilogramu látky. Tepelnou kapacitu tělesa o hmotnosti m lze tedy vyjádřit ve tvaru,kde m je hmotnost tělesa, c je měrná tepelná kapacita.

- Těleso hmotnosti m přijme při zvýšení teploty o ( t – t0 ) teplo : Q = c• m( t – t0 ), t > t0

- Těleso hmotnosti m odevzdá při snížení teploty o ( t0 - t ) teplo : Q = c• m( t0 - t ), t < t0

- Veličina c je měrná tepelná kapacita látky, udává se v jednotkách joule na kilogram a Celsiův stupeň - J/(kg•°C).

- Měrná tepelná kapacita vody je 4 180 J/(kg•°C) = 4,2 kJ/(kg•°C). Uvedené vztahy pro přijaté nebo odevzdané teplo při telené výměně platí, nenastane-li při změně teploty ( t – t0 ) nebo ( t0 - t ) změna skupenství.