Was ist der Unterschied zwischen Wärmekapazität und spezifische Wärmekapazität?

Hallo:) Was genau ist hier der Unterschied? Könnte mir das jemand genauer erklären? Für was steht die Formel Q=mcdeltaT ? Für was steht Q? Und wie berechnet man die spezfische Wärmekapazität c ? DANKE im Vorraus!

3 Antworten

Was ist der Unterschied zwischen Wärmekapazität und spezifische Wärmekapazität?

Das gesetz heißt

ΔQ = m c ΔT = C ΔT

also ist die Wärmekapazität C (Einheit J/K) die mit der Masse multiplizierte spezifische Wärmekapazität (Einheit J/(kg K))

Es gibt übrigens zwei spezifische Wärmekapazitäten, c_v und c_p, je nachdem, ob die Umwandlung bei konstantem Volumen oder konstantem Druck erfolgt. Diese sind allerdings nicht unabhängig voneinander, sondern hängen - zumindest bei Gasen - über die allgemeine Gaskonstante zusammen.

Die spezifischen Wärmekapazitäten sind auch nicht konstant, sondern hängen (mehr oder weniger stark) von der Temperatur ab. 

Was ist der Unterschied zwischen Wärmekapazität und spezifische Wärmekapazität?

Topnutzer im Thema Physik

Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel Wärme ein Stoff bei Temperaturänderungen pro Masseeinheit aufnimmt bzw. abgibt:

  c = Wärmedifferenz durch (Masse mal Temperaturdifferenz).

Was ist der Unterschied zwischen Wärmekapazität und spezifische Wärmekapazität?

Q=Wärmemenge (ugs. Wärmeenergie)

m=Masse

c=spezifische Wärmekapazität 

deltaT= Temperaturänderung=T2-T1

m*c=Wärmekapazität (ist nicht das gleiche, wie c)

Was möchtest Du wissen?

Die spezifische Wärmekapazität von Stoffen ist für Prozesse wichtig, bei denen Wärmenergie gespeichert oder abgegeben wird. Wir erklären im Folgenden, wie diese physikalische Größe definiert ist und für welche Anwendungen sie wichtig ist.

Die physikalische Definition

Was ist der Unterschied zwischen Wärmekapazität und spezifische Wärmekapazität?

Die spezifische Wärmekapazität c ist eine physikalische Größe, die sich auf Stoffeigenschaften bezieht. Sie beschreibt die Fähigkeit von Materialien, thermische Energie in sich zu speichern. Wichtig ist, dass sich c stets auf einen bestimmten Zustand des Stoffes bezieht. Insbesondere die Temperatur des Stoffes entscheidet über sein Verhalten. In gängigen Tabellen zur Wärmekapazität wird meistens von einer Vergleichstemperatur von 20 bis 25 Grad Celsius ausgegangen.
In Worten ausgedrückt lässt sich c wie folgt definieren:

„Es handelt sich um die Wärmemenge, welche einer gewissen Menge des Stoffes entzogen oder zugeführt wird, geteilt durch die resultierende Temperaturerniedrigung oder Temperaturerhöhung.“

Um die Wärmekapazität zu berechnen, kommt folgende Formel zum Einsatz:

c = Q / (m * T)

Q ist die Menge an Wärme, welche dem Stoff zugeführt beziehungsweise entzogen wird. m ist die Masse des Stoffs. T ist die Differenz zwischen der Endtemperatur und der Anfangstemperatur.

Laut Internationalem Einheitensystem ergibt sich für c folgende Einheit:

J / (kg * K)

Beispiele für ausgewählte Stoffe

1. c-Werte von Wasser und Eis

Die Wärmekapazität von Wasser beträgt 4,182 kJ / (kg K). Dieser Wert impliziert den im Folgenden dargestellten Zusammenhang: Führt man einem Kilogramm Wasser eine Energiemenge von 4,182 kJ zu, erhöht sich die Temperatur um 1 K. Diese Angabe ist für eine Wassertemperatur von 20 Grad Celsius gültig. Eis, welches eine Temperatur von 0 Grad Celsius aufweist, besitzt eine Wärmekapazität von 2,060 kJ / (kg * K). Es sind 2,060 kJ erforderlich, um die Temperatur von einem Kilogramm Eis um 1 K anzuheben.

2. Wärmekapazität von Luft im Vergleich zu Feststoffen

Die Wärmekapazität von Luft wird auf 1,005 kJ (kg * K) beziffert. Wärmekapazitäten werden für feste, flüssige und gasförmige Stoffe definiert. Ein Beispiel für einen Feststoff ist Kupfer, der c-Wert beträgt 0,382 kJ / (kg * K). Aluminium wird in den Tabellen mit 0,896 kJ / (kg * K) aufgeführt.

Die Umrechnung:

In einigen Tabellen wird die Einheit J / (kg * K) anstelle von kJ / (kg * K) verwendet.

Die Umrechnung erfolgt mittels:

1.000 J / (kg * K) = 1 kJ / (kg * K)

Die Bedeutung für den sommerlichen Wärmeschutz

Verfügt der Baustoff über einen hohen c-Wert, kann er große Mengen Wärme speichern. In diesem Fall bleibt der Innenbereich auch im Sommer kühl. Die Wärme dringt nicht direkt in die Räume, sondern verbleibt im Baustoff. Mit zeitlicher Verzögerung gelangt die Wärme in die Innenräume. Im Idealfall sorgt diese Phasenverschiebung dafür, dass erst am kühleren Abend die Räume leicht erwärmt werden. Aus diesem Grunde ist es von Vorteil, als Wärmedämmstoffe Materialien mit hohen spezifischen Wärmekapazitäten auszuwählen.

Geeignet sind unter anderem Hanf oder Flachs, die c-Werte von 1,6 bis 1,8 kJ / (kg * K) aufweisen. Die häufig genutzte Mineralfaser bietet lediglich einen Wert von 0,8 kJ (kg * K).

Die Wärmekapazität von Wasser

Aufgrund des c-Wertes von 4,182 kJ / (kg * K) gilt Wasser als ein sehr guter Wärmespeicher. Wasser wird daher zur Kühlung eingesetzt. Doch nicht nur die Wärmekapazitäten sind für die Auswahl von Kühlmitteln oder Wärmespeichern entscheidend.

Wasser besitzt einen guten Wärmeleitwert, was ebenfalls als Vorteil gewertet wird. Große Mengen an Energie können leicht aufgenommen und abgegeben werden. Die Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Stoffen sind groß, wie ein Vergleich mit den Eigenschaften von Stahl zeigt: Der c-Wert beträgt lediglich 0,46 kJ / (kg * K).

Was versteht man unter Wärmekapazität?

Die spezifische Wärme oder auch spezifische Wärmekapazität gibt Auskunft über die Fähigkeit eines Stoffes, Wärme und damit thermische Energie zu speichern und ist immer stoffbezogen. Hierbei bezeichnet sie jene Energie, die du benötigst, um 1 Kilogramm eines bestimmten Stoffes um 1 Grad Celsius zu erwärmen.

Wann benutzt man cp und wann CV?

Prinzipiell wird zwischen der spezifischen Wärmekapazität bei der Temperaturänderung unter konstantem Druck (cp) und unter konstantem Volumen (cv) unterschieden. Die Wärmezufuhr unter konstantem Druck bewirkt gleichzeitig eine Volumenvergrößerung, für die ein Teil der Energie aufgebraucht wird.

Was versteht man unter der spezifischen Wärmekapazität C?

Die spezifische Wärmekapazität oder kurz spezifische Wärme eines Stoffes ist eine seiner physikalischen Eigenschaften und bezeichnet dessen auf die Masse bezogene Wärmekapazität. Sie gibt also an, welche Energie man einer bestimmten Masse eines Stoffes zuführen muss, um seine Temperatur um ein Kelvin zu erhöhen.

Warum ist CP immer größer als CV?

Für das ideale Gas, bei dem U = U(T) ist, unterscheiden sich CV und Cp also um die Arbeit p · dV , die das Gas bei konstantem Druck durch seine Ausdehnung leistet. Cp ist für das ideale Gas größer als CV und es gilt die Beziehung CpCV =R, wobei R die allgemeine Gaskonstante aus der Zustandsgleichung (s.o.) ist.