kokonaislämpökapasiteetti

Kokonaislämpökapasiteetti kuvaa systeemin kykyä varastoida lämpöenergiaa lämpötilamuutoksessa. Se kertoo, kuinka paljon energiaa tarvitaan nostamaan koko järjestelmän lämpötilaa yhdellä kelvinillä. Yksinkertaisessa muodossa määritelmä voidaan kirjoittaa niin, että pienellä lämpöenergian muutoksella dQ ja lämpötilan muutoksella dT suhde on C, eli dQ = C dT. Yleensä kyseessä on kokonaisarvo, joka kattaa kaikki systeemin osat.

Jos systeemi koostuu useammasta aineesta tai kappaleesta, kokonaislämpökapasiteetti on näiden komponenttien kapasitanssien summa. Massapohjainen muoto on C = m c, missä m on massa ja c on spesifinen lämpökapasiteetti (J/(kg K)). Molaarinen muoto on C = n C_m, missä n on moolimäärä ja C_m on molaarinen lämpökapasiteetti (J/(mol K)). Lämpökapasiteetti voidaan määrittää sekä tilavuuden että paineen kontekstissa: C_V = (∂U/∂T)_V ja C_P = (∂H/∂T)_P, mutta kokonaiskapasiteetti voidaan ajatella yleisenä määränä, joka kuvaa energian päivää, jonka lämpötila tarvitsee vaihtaa.

Kuumemittaukset voivat olla lämpötilan dependentteja, ja faasimuutokset vaikuttavat C:een merkittävästi. Paikallisesti ja tilastollisesti suuria muutoksia voi esiintyä lähellä faasimuutoksia tai kriittisiä pisteitä.

Mittaaminen ja sovellukset: Kokonaislämpökapasiteettia mitataan kalorimetrian keinoin; yksi perinteinen menetelmä on diferentiaalinen skannauskalorimetria (DSC). Kapasiteettia käytetään muun muassa energianvarastojen suunnittelussa, rakennusmateriaalien lämmöneristyksen arvioinnissa sekä teollisten prosessien lämpötilahallinnassa.