Specifieke warmte

De soortelijke warmte is een natuurkundige eigenschap van materie. Voor veel stoffen is de hoeveelheid warmte die benodigd is voor een bepaalde temperatuurstijging, recht evenredig met de grootte van die temperatuurstijging en de massa. De evenredigheidsconstante noemt men de soortelijke warmte. Populair gezegd is het de benodigde hoeveelheid warmte om 1 gram stof 1 graad in temperatuur te doen stijgen. Ook gebruikt men wel de molaire versie van het begrip: de hoeveelheid warmte om 1 mol van de betrokken stof 1 graad in temperatuur te doen stijgen.

De soortelijke warmte wordt meestal experimenteel bepaald. Soms kan ze ook berekend worden, maar dat is meestal erg ingewikkeld.

Ook wordt de term specifieke warmte gebruikt. Deze eenheid, weergeven in joule per kelvin, is van toepassing op het gehele systeem, bijv water, inclusief het bekerglas, thermometer en verwarmingselement.

Er zijn twee vormen: men kan tijdens het opwarmen het volume constant houden, of de druk:

Specifieke warmte, constant volume : $C_V = \left( \frac{\partial u}{\partial T} \right)_V$ ;
Specifieke warmte, constante druk : $C_p = \left( \frac{\partial h}{\partial T} \right)_p$ .

Bij verwarming bij constante druk treedt ook uitzetting op. Er moet lucht (of iets anders) opzij geduwd worden. Dit kost moeite of energie. Deze energie is niet nodig als het volume constant blijft. De specifieke warmte bij constante druk is dus altijd groter dan de specifieke warmte bij constant volume.

De hoeveelheid warmte die nodig is om een bepaald voorwerp 1 graad in temperatuur te doen stijgen, noemt men meestal de warmtecapaciteit van dat voorwerp.

De soortelijke warmte hangt ten nauwste samen met de inwendige vrijheidsgraden (trillingswijzen, rotaties, translatiebewegingen, elektronische overgangen) waarin de toegevoegde thermische energie terecht kan. Zijn er maar weinig vrijheidsgraden beschikbaar dan zal de temperatuur sneller omhoog gaan dan wanneer er veel zijn. Daarom heeft een vloeistof in de regel een hogere soortelijke warmte dan de overeenkomstige vaste stof, omdat de moleculen vrijer zijn zich te bewegen in de vloeistof.

[bewerk] Tabel

Voor vaste stoffen en vloeistoffen zijn $C V$ en $C p$ vrijwel aan elkaar gelijk. Voor gassen is dit niet het geval.

Vaste stoffen en Vloeistoffen
Materiaal	Fasetoestand	Soortelijke warmte J/(kg.K)
Aluminium	vast	900
Messing	vast	377
Koper	vast	385
Diamant	vast	502
Ethanol	vast	2460
Goud	vast	129
Grafiet	vast	720
ijzer	vast	444
Lithium	vast	3582
kwik	vloeistof	139
Olie	vloeistof	≈ 2000
Water	vloeistof	4186
Water	vast(0 °C)	2060

Voor gassen is de soortelijke warmte onder constante druk of constant volume niet gelijk. Ook de temperatuur speelt een grote rol.

Gassen
gas	temperatuur (°C)	Soortelijke warmte: $C V$ J/(kg.K)
Lucht	0-100	1000
Argon	15	320
stikstof	0-200	730
koolstofdioxide	20	650
Helium	18	3160
waterstof	16	10140
zuurstof	13-207	650
waterdamp	100	1410

Categorie: Thermodynamica

Specifieke warmte

[bewerk] Tabel

Views

Navigatie

Informatie

Zoeken

in andere talen