Tepelná kapacita

Tepelná kapacita, měrná tepelná kapacita


Tepelná kapacita

je teplo, které musíme látce dodat, aby se její teplota zvýšila o 1 °C nebo 1 K.

Je to jedno, protože 1 °C je stejně velký dílek jako 1 K.

Tepelná kapacita tedy vyjadřuje množství tepla, které musíme dodat třeba vodě, aby se z 20 °C ohřála na 21 °C, ze 78 °C na 79 °C, … Nebo třeba, aby se kus kovu ohřál z 14 °C na 15 °C, … Samozřejmě, že pro vodu a kov (stejná množství) bude mít rozdílnou hodnotu.

Platí to i obráceně. Tepelná kapacita vyjadřuje i množství tepla, které je potřeba látce vzít, aby se ochladila o 1 °C nebo 1 K.

Značíme ji C a matematicky se dá zapsat:

\[ C = \frac{Q}{\Delta T} \]

Teplo (látce dodané/odebrané) dělené změnou teploty dané látky – tím dostaneme teplo potřebné pro zahřátí o 1 °C (1 K), tedy tepelnou kapacitu.

Je závislá na teplotě, je tedy určitý rozdíl v tom, kolik tepla musíme látce dodat, abychom ji ohřáli z 20 °C na 21 °C nebo ze 78 °C na 79 °C. Rozdíl však pro malé teplotní intervaly (např. <0 °C; 100 °C>) není velký.

Měrná tepelná kapacita

Mějme 2 kostky ledu. Jedna má 5 kg, druhá 1500 kg. Abychom obě přibližně v celém objemu ohřáli o 1 °C, budeme muset dodat více tepla té kostce 1500kilogramové (to dá rozum). Větší kostka ledu má tedy větší tepelnou kapacitu.

Abychom se nemuseli zabývat rozdíly v hmotnosti téže látky, zavedla se takzvaná měrná tepelná kapacita.

Ta říká, jakou tepelnou kapacitu má jeden kilogram látky. Tedy jaké množství tepla je třeba látce o jednotkové hmotnosti (1 kilogram) dodat, abychom ji ohřáli o 1 °C (1 K).

Značíme ji \(c\) a matematicky se dá zapsat:

\[ c = \frac{Q}{m \Delta T} = \frac{C}{m} \]

Měrná tepelná kapacita je tedy tepelná kapacita na jednotku hmotnosti. To nám říká slovo měrná.

Například hustota je hmotnost na jednotku objemu. Proto se hustotě také říkalo měrná hmotnost:

\[ \rho = \frac{m}{V} \]

Jednotka

\[ [c] = \mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}} \]

Měrnou tepelnou kapacitu jednotlivých látek lze najít v tabulkách.

Teplo pak můžeme vypočítat jako tepelnou kapacitu (teplo potřebné k ohřátí látky o 1 °C (1 K)) násobenou počtem stupňů Celsia (kelvinů).

\[ Q = C \Delta T = cm \Delta T \]

Voda má měrnou tepelnou kapacitu \(4180\,\mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}}\). Led má měrnou tepelnou kapacitu poloviční → \(2090\,\mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}}\).

Na ohřátí vody o určitý počet stupňů Celsia (kelvinů) tedy musíme dodat dvojnásobné množství energie (tepla) než na ohřátí ledu stejné hmotnosti o stejný počet stupňů Celsia (kelvinů).

Měrná tepelná kapacita vody je poměrně vysoká hodnota — je energeticky náročné ji ohřát. Je tedy dobrým chladičem — odebere hodně tepla a moc se neohřeje.

Měrná tepelná kapacita například mědi je \(384\,\mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}}\). Je tedy zhruba jedenáctkrát snazší ji ohřát než vodu. Kovy obecně mají nízkou měrnou tepelnou kapacitu.

Po stisknutí tlačítka se objeví tiskový dialog. V políčku pro tiskárnu vyberte Uložit jako PDF, případně můžete kapitolu rovnou vytisknout.


Prosím, ohodnoťte tuto kapitolu

Ohodnoťte prosím kapitolu podle toho, jak dobře byla vysvětlená.
Pomáhá nám to tvořit stále lepší a lepší obsah. Děkujeme.

Zatím nehodnoceno.