Volumetrisk varmekapacitet
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 14. januar 2019; checks kræver 2 redigeringer .Volumetrisk varmekapacitet karakteriserer evnen af et givet volumen af et givet bestemt stof til at øge sin indre energi med en ændring i stoffets temperatur (hvilket indebærer fravær af en faseovergang ). Det er lig med forholdet mellem varmekapaciteten af en given prøve af et stof og dets volumen :
eller med andre ord, dette er varmekapaciteten pr. volumenhed af et givet stof . Det antages, at stoffet er homogent. Begrebet volumetrisk varmekapacitet bruges hovedsageligt i forhold til faste stoffer og væsker, da de har en ret svagt varierende tæthed afhængig af ændringer i ydre forhold. For en gas varierer massefylden meget afhængigt af temperatur og tryk, hvilket betyder, at selv en meget specifik gas ikke har en vis volumetrisk varmekapacitet, det vil sige, at selv en bestemt gas kan tildeles en vis værdi af volumetrisk varmekapacitet først kl. strengt defineret tryk og temperatur; i praksis bruges begrebet volumetrisk varmekapacitet som følge heraf ret sjældent.
Volumetrisk varmekapacitet adskiller sig fra specifik varmekapacitet , som karakteriserer evnen af en enhedsmasse af et givet stof til at øge sin indre energi med en temperaturændring. Du kan konvertere specifik varme til volumen ved at gange den specifikke varme med stoffets massefylde: [1]
Dulong og Petit forudsagde i 1818, at ρc [2] skulle være konstant for alle faste stoffer. I 1819 fandt de ud af, at varmekapaciteten af faste stoffer, bestemt af den estimerede vægt af stoffets atomer ( Dulong-Petit-loven ), havde den største konstanthed. Dette er varmekapaciteten pr. atomvægtenhed , som er tæt på at være konstant for faste stoffer. Med andre ord er varmekapaciteten pr. atom, og dermed pr. enhedsmængde stof , omtrent konstant for faste stoffer. Varmekapaciteten "på volumenbasis" varierer faktisk fra ca. 1,2 til 4,5 MJ /(m³·K). Denne variation i volumetrisk varmekapacitet bestemmes af forskelle i atomernes fysiske størrelser (hvis alle atomer havde samme størrelse, ville de to typer varmekapacitet ( molær og volumen) være ækvivalente). For væsker varierer den volumetriske varmekapacitet fra 1,3 til 1,9 MJ / (m³ K).
For monoatomiske gasser (for eksempel for argon ) ved stuetemperatur og konstant volumen er den volumetriske varmekapacitet omkring 0,5 kJ / (m³K).
Ved højere værdier af volumetrisk varmekapacitet har systemet brug for mere tid for at nå termodynamisk ligevægt .
Begrebet termisk inerti af et materiale er forbundet med volumetrisk varmekapacitet, som kan bestemmes af formlen:
hvor
k - termisk ledningsevne , er materialets tæthed , c ermaterialets specifikke varmekapacitet (produktet er den volumetriske varmekapacitet).
Værdierne af den volumetriske varmekapacitet af nogle stoffer
| Stof | Volumetrisk varmekapacitet kJ dm −3 K −1 ) |
|---|---|
| asfalt | 1.2 |
| massiv mursten | 1.344 |
| silikat mursten | 1.7 |
| beton | 1.7 |
| kronglas ( glas ) | 1.709 |
| flint ( glas ) | 2.1 |
| vinduesglas _ | 2.1 |
| granit | 2.1 |
| gips | 2,507 |
| marmor , glimmer | 2.4 |
| sand | 1.2 |
| stål | 3,713 |
| jorden | 0,80 |
| træ | en |
| vand | 4.2 |
Noter
- ↑ US Army Corps of Engineers Technical Manual: Arktisk og subarktisk konstruktion: Beregningsmetoder til bestemmelse af dybder af frost og tø i jordbund , TM 5-852-6/AFR 88-19, bind 6, 1988, ligning 2-1 Arkiveret 22 juni 2006.
- ↑ c er den specifikke varmekapacitet; ρ er tætheden.