Värmekapaciteter

Värmekapacitet är ett mått på hur mycket värme som krävs för att höja temperaturen hos ett system med en given mängd. Den används för att beskriva hur väl ett ämne lagrar energi i form av värme. Värmekapacitet finns i olika former: total värmekapacitet (C), specifik värmekapacitet per massa (c), och molar värmekapacitet per mole (Cm). Det finns även en volymetrisk värmekapacitet som används när mätvärdet kopplas till systemets volym.

Skillnaden mellan konstant volym och konstant tryck är central. Cv betecknar värmekapaciteten när volymen är konstant, medan Cp gäller när trycket är konstant. För många praktiska tillämpningar används Cp vid processer där systemet inte kan förbli volymändrat, medan Cv används när volymändringar är begränsade.

För ideala gaser uppträder skillnaden Cp − Cv = R, där R är den universella gaskonstanten. För fasta ämnen som fasta tillståndets materia eller vätskor är skillnaden mellan Cp och Cv ofta mindre och varierar med temperatur och fas. Värmekapaciteten ökar ofta med temperatur och kan uppvisa discontinuitet vid fasövergångar, där latent värme tillförs eller tas upp utan temperaturändring.

Mätning av värmekapacitet sker vanligtvis med kalorimetri, där tillförd värme registreras i förhållande till temperaturändringen. Differential scanning calorimetry (DSC) är en vanlig metod som används inom materialvetenskap och livsmedelsforskning. Värmekapaciteter är viktiga i teknik, energi, klimatsimulering och materialdesign för att bedöma termisk stabilitet och energibehov vid uppvärmning eller kylning.