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Wärmekapazität
Allgemeines
Die Wärmekapazität $C$ eines Objektes gibt an, wie viel termische Energie (Wärme) $Q$ benötigt wird um in ihn eine Temperaturänderung $\Delta T$ hervorzurufen. $$C=\frac{Q}{\Delta T}\,\left[\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{K}}\right]$$ Dabei darf währenddessen kein Phasenwechsel, z.B. von fest zu flüssig, stattfinden. Die Wärmekapazität wird empirisch bestimmt oder aus Modellen, wie dem des idealen Gases oder dem Debye-Modell, berechnet.
Weiter ist die Wärmekapazität von der Umgebungstemperatur und -druck abhängig. Dies ist aber nur für ideale Gase von Bedeutung.
Spezifische Wärmekapazität
Meist ist nicht die Wärmekapazität eines Körpers bekannt, sondern nur die spezifische Wärmekapazität $c$ des jeweiligen Materiales. Bezieht man diese spezifische Wärmekapazität auf eine Masse $m$, so gilt $$c=\frac{C}{m}=\frac{Q}{m\,\Delta T},$$ mit $m$ der Gesamtmasse des (homogenen) Körpers und $C$ der Wärmekapazität des gesamten Körpers. Die spezifische Wärmekapazität gibt an welche Energiemenge benötigt wird um $1\,\mathrm{kg}$ eines Stoffes um $1\,\mathrm{K}$ zu erwärmen. Manchmal wird die spezifische Wärmekapazität auch abgekürzt und als spezifische Wärme bezeichnet.
Weitere Wärmekapazitäten sind die molare Wärmekapazität $C_\mathrm{mol}=\frac{C}{n}$ bei der die Wärmekapazität auf eine Stoffmenge bezogen angegeben wird und die Wärmespeicherzahl $s=\frac{C}{V}$ die auf ein Volumen bezogene Wärmekapazität.
Wärmekapazität idealer Gase
Da bei (idealen) Gasen eine Zuführung von Wärmeenergie $Q$ auch eine Änderung in Volumen und Druck hervorruft, wird zwischen der Wärmekapazität bei konstanten Druck $C_p$ und bei konstanten Volumen $C_V$ unterscheiden. Bei isochorer Wärmezufuhr bleibt das Volumen konstant und die zugeführte Wärme führt ausschließlich zu einer Erhöhung der Temperatur des Gases. Bei einer isobaren Wärmezufuhr kann sich das Gas ausdehnen und verrichtet dabei Arbeit, die Temperatur des Gases erhöht sich also weniger. Für ideale Gase gilt $$C_p=C_V+N\, k_\mathrm{B}=C_V+n\, R,$$ mit $N$ der Teilchenzahl, Stoffmenge $n$ und universelle Gaskonsante $R$, und somit $$C_p>C_V\qquad\text{bzw.}\qquad c_p>c_V$$