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Wärme

Die Wärmekapazität

Wird einem System eine Wärme Q zugeführt, so erhöht sich seine Temperatur von T1 auf T2. Es gilt folgender Zusammenhang.

Q = C ( T2 - T1 ) = C ΔT
Legende
C -Wärmekapazität
T2 , T1 -Temperatur nachher bzw. vorher

Der Proportionalitätsfaktor C wird als Wärmekapazität bezeichnet. Er ist in der Regel nur für kleine Intervalle ΔT von der Temperatur unabhängig. Allgemeine Gültigkeit besitzt die Formulierung

d Q = C ( T ) d ΔT

d Q ist die infinitesimale Wärme, die das System von T auf T + d T erwärmt.

Spezifische Wärmekapazitäten

Bei homogenen Systemen ist es häufig zweckmäßig, die Wärmekapazität auf die Masseneinheit zu beziehen. Hier gilt folgender Zusammenhang:

Q = c m ΔT
Legende
c-spezifische Wärmekapazität des homogenen Systems
m-Masse des homogenen Systems
ΔT-Temperaturänderung
Vereinbarung
1 cal ist die Wärmemenge, um 1 g H2O von 14,5 auf 15,5 °C zu erwärmen. Also gilt:
Q = c Wasser m ΔT = c Wasser ( 1 g ) ( 1 K ) = 1 cal
Umrechnung in SI-Einheiten liefert: 1 cal = 4,184 J
Tab.1
Beispiele für spezifische Wärmekapazitäten in SI-Einheiten bei 288 K
Substanz Wasser Eisen Blei
Spezifische Wärmekapazität C Wasser = 4,184 J / g K C Fe = 0,46 J / g K C Pb = 0,13 J / g K

Molare Wärmekapazität reiner Stoffe

In der Chemie ist es üblich, bei reinen Stoffen die Masse m als Vielfaches n M der molaren Masse M anzugeben:

Q = c n M ΔT

Hier hat sich die Definition der molaren Wärmekapazität als zweckmäßig erwiesen.

Definition
Die molare Wärmekapazität ergibt sich nach:
C m c M
Die früher verwendete Bezeichnung Molwärme ist zu vermeiden.

Wärmekapazität von Stoffmischungen

Die Wärmekapazität in Stoffmischungen lässt sich näherungsweise als Summe der Wärmekapazitäten der beteiligten Stoffe berechnen. In dieser Näherung gilt für die Wärme Q

Q = ( n1 C m,1 + n2 C m,2 + . . . ) ΔT
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