Tilavuuslämpökapasiteettia

Tilavuuslämpökapasiteetti on materiaalin ominaisuus, joka kuvaa kuinka paljon energiaa tarvitaan nostamaan tietyn tilavuuden verran kyseistä materiaalia yhden asteen verran lämpimämmäksi. Se on siis lämpökapasiteetin ja tilavuuden suhde. Sen yksikkö SI-järjestelmässä on joulea kuutiometrille kelvinille (J/(m³·K)).

Tilavuuslämpökapasiteetti on tärkeä käsite erityisesti insinööritieteissä ja fysiikassa, kun tarkastellaan lämmönsiirtoa ja materiaalien lämpövarastoitumiskykyä. Materiaalin tilavuuslämpökapasiteetti riippuu sen tiheydestä ja ominaislämpökapasiteetista, joka puolestaan kuvaa massayksikön lämpöenergian tarvetta lämpötilan nostamiseksi. Kaavana tilavuuslämpökapasiteetti (C_v) voidaan ilmaista ominaislämpökapasiteetin (c) ja tiheyden (ρ) avulla seuraavasti: C_v = c * ρ.

Eri materiaaleilla on hyvin erilaiset tilavuuslämpökapasiteetit. Esimerkiksi metallien tilavuuslämpökapasiteetit ovat yleensä pienempiä kuin nesteiden tai kaasujen. Tämä tarkoittaa, että saman tilavuuden omaavan metallikappaleen lämpötilan muuttamiseen tarvitaan vähemmän energiaa kuin vastaavan tilavuuden omaavan nesteen tai kaasun. Tilavuuslämpökapasiteetin tunteminen auttaa suunnittelemaan esimerkiksi lämmönvaihtimia ja lämpöeristeitä tehokkaasti. Se auttaa myös ennustamaan, kuinka nopeasti materiaali jäähtyy tai lämpenee ympäristöönsä nähden.