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Physik - Wärmekapazität

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Physik

Wärmekapazität

Die Wärmekapazität eines Stoffes ist das Verhältnis von zugeführter bzw. abgeführten Wärme und der damit bewirkten Temperaturänderung :

Methode

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                    Wärmekapazität

Die Menge an Wärme , die man einem Stoff der Masse  zuführen muss, um ihn um  zu erwärmen, wird als Wärmekapazität  des Stoffs bezeichnet.  Die Einheit der Wärmekapazität ist Joule/Kelvin: .

Beispiel

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Dem Wasser in einem geschlossenen Behälter wird 42kJ Wärme zugeführt. Die Temperatur steigt von 20°C auf 30°C. Die Wärmekapazität beträgt demnach:

Die spezifische Wärmekapazität

Damit unterschiedliche Stoffe hinsichtlich ihrer Wärmekapazitäten miteinander verglichen werden können, wird die spezifische Wärmekapazität herangezogen. Eine spezifische Größe wird ermittelt, indem die Zustandsgröße durch die Masse geteilt wird. Es gilt also:

Methode

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                    spezifische Wärmekapazität

Spezifische Zustandsgrößen sind also unabhängig von der Masse und damit unabhängig von der Größe des Systems. Demnach können die spezifischen Wärmekapazitäten unterschiedlicher Stoffe miteinander verglichen werden.

Die spezifische Wärmekapazität ist ein Maß für die Wärmeenergie , die benötigt wird, um eines Stoffes um zu erwärmen. Die spezifische Wärmekapazität ist stoffabhängig und gilt nicht über Phasengrenzen hinweg.

Merke

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Je kleiner die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes ist, desto wengier Wärme wird benötigt um die Temperatur des Stoffes zu erhöhen.


Setzen wir nun ein, so erhalten wir:

Methode

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                    spezifische Wärmekapazität

Die Einheit der spezifischen Wärmekapazität ist .

Beispiel

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Beispiel: Wasser besitzt die spezifische Wärmekapazität von . Wird 1kg Wasser also 4.190 J Wärme zugeführt, so erhöht sich die Wassertemperatur um 1K.

Die spezifischen Wärmekapazitäten unterschiedlicher Stoffe können Tabellenwerken entnommen werden.

Lösen wir die obige Gleichung nach der Wärme auf, so ergibt sich:

Methode

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Es gilt:

: Der Stoff bzw. das System nimmt Wärme auf.

: Der Stoff bzw. das System gibt Wärme ab.

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