6. Energia ja olomuodot
Lämpökapasiteetti Ilmaisee systeemin tai kappaleen kyvyn ottaa vastaan tai luovuttaa energiaa lämpönä yhtä lämpötilayksikköä kohti Riippuu kappaleiden rakenneosasten välisistä sidoksista ja sidosenergioista
Mikä systeemi? Systeemi voi koostua esim. vedestä, kalorimetristä, lämpömittarista ja rautapunnuksesta (Kalorimetri = ympäristöstään mahdollisimman hyvin lämpöeristetty astia) Raudan lämpökapasiteetti riippuu raudan rakenneosasten välisistä sidoksista ja sidosenergioista Veden lämpökapasiteetti riippuu veden molekyylien välisistä sidoksista Kalorimetrin ja lämpömittarin lämpökapasiteetti riippuu siinä käytettyjen aineiden välisistä sidoksista Yhdessä nämä muodostavat systeemin lämpökapasiteetin
Lämpökapasiteetin määritys (𝑄, 𝑡)-koordinaatistoon piirretyn kuvaajan kulmakerroin kertoo lämpökapasiteetin arvon HUOM! Lämpötilaa ei tarvitse muuttaa Kelvineiksi, miksi? Fysikaalista kulmakerrointa merkitään 𝐶= Δ𝑄 Δ𝑇 = 𝑄 Δ𝑇 𝐶 kertoo siis kappaleen kyvyn luovuttaa tai vastaanottaa energiaa lämpönä yhtä lämpötilayksikköä kohti Kappaleen lämpönä luovuttama tai vastaanottama energia saadaan yhtälöstä 𝑄=𝐶Δ𝑇
Mitä lämpökapasiteetti kertoo? Jos kappaleen lämpökapasiteetti on suuri Lämmittäessä lämpötila kohoaa vähän, mutta energiaa sitoutuu paljon Jäähtyessä lämpötila ei juuri alene, mutta energiaa vapautuu paljon Jos kappaleen lämpökapasiteetti on pieni Lämmittäessä lämpötila kasvaa voimakkaasti, mutta energiaa sitoutuu vähän Jäähtyessä lämpötila alenee voimakkaasti, energiaa vapautuu vähän
Ominaislämpökapasiteetti Kappaleen luovuttama tai vastaanottama energia riippuu kappaleen materiaalista, lämpötilan muutoksesta ja massasta Tasa-aineisen eli homogeenisen kappaleen ominaista kykyä sitoa tai luovuttaa energiaa lämpönä kutsutaan ominaislämpökapasiteetiksi Aineelle ominainen suure
Ominaislämpökapasiteetin yhtälö Ominaislämpökapasiteetti c ilmaisee aineen lämpönä luovuttaman tai vastaanottaman energian massa- ja lämpötilayksikkö kohti Homogeenisen kappaleen lämpönä luovuttama tai vastaanottama energia saadaan yhtälöstä