lämpökapasitanssi

Lämpökapasitanssi kuvaa järjestelmän kykyä varastoida lämpöenergiaa suhteessa lämpötilan muutokseen. Se määritellään C_th = ΔQ/ΔT, jossa ΔQ on siirretty lämpöenergia ja ΔT lämpötilan muutos. Teoreettisesti se muistuttaa sähköistä kapasitanssia, ja sitä pidetään eräänlaisena lämpövarastona, joka vastaa muutokseen tarvittavaa energiamäärää.

Jos kappale on homogeeninen ja sen massa on m sekä ominaislämpökapasiteetti c, lämpökapasitanssi on C_th = m c. Yksikkö on joule per kelvin (J/K). Epähomogeenisessa kappaleessa käytetään yleensä C_th = ∫ ρ c(T) dV, missä ρ on tiheys ja dV tilavuuden elementti. Per tilavuusyksikkö on C_th,vol = ρ c(T). Ominaislämpökapasiteetin arvo voi olla lämpötilasta ja faasista riippuvainen; faasimuutokset ja kosteuden sitominen voivat lisätä tehokasta lämpökapasitanssia.

Lämpökapasitanssi vaikuttaa siihen, miten nopeasti järjestelmä reagoi lämpötilamuutoksiin. Rakentamisessa suurempi lämpökapasitanssi eli runsaasti lämpöä varastoiva massa esimerkiksi betoni tai massa kallistaa rakennuksen sisäilmaston vaihteluita ja voi vähentää energiankulutusta. Elektroniikassa lämpökapasitanssia käytetään samalla tavoin mallinnettaessa lämpötilan aikavakua, usein keinona kuvailla dT/dt:n hidastamista.

Lämpökapasitanssia mitataan tai määritetään kalori- tai kalorimetriamenetelmillä, sekä kappaleen massan ja cp:n avulla. Sen arvo muuttuu lämpötilan mukaan sekä faasin ja kosteuden vaikutuksesta, mikä on tärkeää tarkemmissa laskelmissa ja suunnittelussa.