Wärmekapazität

Die Wärmekapazität $C$ eines Objektes gibt an, wie viel termische Energie $Q$ benötigt wird um in ihn eine Temperaturänderung $\Delta T$ hervorzurufen. $$C=\frac{Q}{\Delta T}$$ Dabei darf währenddessen kein Phasenwechsel, z.B. von Fest zu Flüssig, stattfinden.

Weiter ist die Wärmekapazität von der Umgebungstemperatur und -druck abhängig. Dies ist aber nur für ideale Gase von Bedeutung.

Meist nicht die Wärmekapazität eines Körpers bekannt, sondern nur die spezifische Wärmekapazität $c$ des Materiales. Bezieht man diese spezifische Wärmekapazität auf eine Masse $m$, so so gilt $$c=\frac{C}{m},$$ mit $m$ der Gesamtmasse des (homogenen) Körpers.

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.

Da bei (idealen) Gasen eine Zuführung von Wärmeenergie $Q$ stark in eine Änderung von Volumen und Druck führt, 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 $R$.

• Warum kann bei Gasen die Wärmekapazität keine Konstante sein?
• Was ist spez. Wärmekapazität? Gibt es einen Unterschied zu spezifischer Wärme?
• Was ist molare Wärmekapazität?
• Ist die Wärmekapazität bei konstantem Druck oder konstantem Volumen größer?