گرما انرژی درونی مولکول های تشکیل دهنده بدن است. هنگامی که آنها در تماس هستند از یک جسم گرم به یک جسم سرد جریان می یابد. اندازه گیری مقدار گرما را کالریمتری می گویند. از تجربیات روزمره ما، متوجه می‌شویم که اجسام مختلف برای افزایش یکسان دمای خود به مقادیر متفاوتی انرژی گرمایی نیاز دارند. این خاصیت بدن بر حسب ظرفیت حرارتی یا گرمایی آن بیان می شود. ظرفیت گرمایی بدن مقدار انرژی گرمایی است که برای افزایش دما به میزان 1 درجه سانتی گراد یا 1 کلوین لازم است و با نماد C نشان داده می شود. به عنوان مثال، اگر ظرفیت گرمایی یک جسم 60 JK -1 باشد، به این معنی است که 60 ژول انرژی گرمایی برای افزایش دمای آن جسم به میزان 1K یا 1 درجه سانتی گراد لازم است.
ظرفیت حرارتی C' = مقدار انرژی گرمایی عرضه شده/افزایش دما اگر با دادن مقدار Q گرما به جسمی، دمای آن از طریق ∆t افزایش یابد، سپس C' = Q ∕ ∆t |
واحدهای ظرفیت حرارتی
واحد SI ظرفیت گرمایی ژول بر کلوین یا ژول بر درجه سانتی گراد است. واحدهای رایج دیگر ظرفیت گرمایی cal °C -1 و kcal °C -1 هستند.
1 کیلو کالری درجه سانتی گراد -1 = 1000 کالری درجه سانتی گراد -1
1 کالری K -1 = 4.2 J K -1
ظرفیت گرمایی جسم وقتی بر حسب واحد جرم بیان شود، ظرفیت گرمایی ویژه ماده آن جسم نامیده می شود. با علامت c نشان داده می شود. ظرفیت گرمایی ویژه خاصیت مشخصه ماده است و برای اجسام مختلف متفاوت است. ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده به عنوان ظرفیت گرمایی در واحد جرم جسم آن ماده تعریف می شود.
ظرفیت گرمایی ویژه c = ظرفیت حرارتی بدن C' / جرم بدن m به صورت C' = Q ∕ ∆t بنابراین ، \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) یا \(Q = c \times m \times \Delta t\) ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده مقدار انرژی گرمایی مورد نیاز برای افزایش دمای واحد جرم آن ماده تا ۱ درجه سانتی گراد یا ۱ کلوین است. |
مقدار انرژی گرمایی جذب شده برای افزایش دمای بدن به سه عامل بستگی دارد:
واحد ظرفیت گرمایی ویژه
واحد SI ظرفیت گرمایی ویژه ژول بر کیلوگرم بر کلوین (J kg -1 K -1 ) یا ژول بر کیلوگرم در درجه سانتیگراد (J kg -1 °C -1 ) است.
واحدهای دیگر ظرفیت گرمایی ویژه عبارتند از cal g -1 °C -1 و kcal kg -1 °C -1 .
1 کالری گرم -1 درجه سانتی گراد -1 = 4.2 × 10 3 J kg -1 K -1
به عنوان مثال، اگر ظرفیت گرمایی ویژه آهن 48/0 J∕g درجه سانتیگراد باشد، به این معنی است که انرژی گرمایی مورد نیاز برای افزایش دمای 1 گرم آهن به میزان 1 درجه سانتیگراد، 0.48 ژول است.
| ظرفیت گرمایی | ظرفیت حرارتی ویژه |
| مقدار انرژی گرمایی مورد نیاز برای افزایش دمای کل بدن به میزان 1 درجه سانتیگراد است. | مقدار انرژی گرمایی مورد نیاز برای افزایش دمای یک واحد جرم بدن به میزان 1 درجه سانتیگراد است. |
| بستگی به ماده و جرم بدن دارد. جرم بیشتر ظرفیت گرمایی آن است. | این به جرم بدن بستگی ندارد. این ویژگی مشخصه ماده بدن است. |
| واحد آن JK -1 | واحد آن J Kg-1K -1 |
ظرفیت گرمایی ویژه برای مواد مختلف متفاوت است. معمولا یک هادی خوب ظرفیت گرمایی ویژه پایینی دارد در حالی که هادی بد ظرفیت گرمایی ویژه بالایی دارد. اگر جرم مساوی دو ماده مختلف را روی یک مشعل حرارت دهیم تا مقدار مساوی تامین گرما ایجاد شود، متوجه خواهیم شد که پس از یک بازه زمانی یکسان، افزایش دما برای دو ماده متفاوت متفاوت است. این به دلیل ظرفیت حرارتی خاص متفاوت آنها است. ماده ای با ظرفیت گرمای ویژه پایین افزایش سریع و زیاد دما را نشان می دهد بنابراین رسانای گرما بهتری نسبت به ماده با ظرفیت گرمای ویژه بالا است که افزایش آهسته و کم دما را نشان می دهد.
آب ظرفیت گرمایی ویژه بالایی دارد (=4200 JKg -1 K -1 ). ظرفیت گرمایی ویژه برای یک ماده در فازهای مختلف آن متفاوت است مانند آب، ظرفیت گرمایی ویژه 4200 ژول کیلوگرم -1 K -1 ، یخ 2100 ژول کیلوگرم -1 K -1 و بخار 460 ژول کیلوگرم -1 K-1 است. -1 .
| ماده | ظرفیت حرارتی خاص | |
| در J کیلوگرم -1 K -1 | در کالری گرم -1 درجه سانتیگراد -1 | |
| رهبری | 130 | 0.031 |
| نقره | 235 | 0.055 |
| فلز مس | 399 | 0.095 |
| اهن | 483 | 0.115 |
| آلومینیوم | 882 | 0.21 |
| روغن نفت سفید | 2100 | 0.50 |
| یخ | 2100 | 0.50 |
| آب دریا | 3900 | 0.95 |
| اب | 4180 | 1.0 |
دما و گرمای ویژه: نمودار زیر نشان می دهد که یک گرم از یک ماده خاص چند درجه سانتیگراد با یک کالری گرما افزایش می یابد. 
سوال 1: یک قطعه فلزی با جرم 50 گرم در دمای 30 درجه سانتیگراد به 2400 ژول انرژی گرمایی نیاز دارد تا دمای آن را به 330 درجه سانتیگراد برساند. ظرفیت گرمایی ویژه فلز را محاسبه کنید.
راه حل: داده شده، m = 50 گرم، انرژی گرمایی = 2400 ژول، افزایش دما = 330 − 30 = 300 درجه سانتی گراد = 300 کلوین.
ظرفیت گرمایی ویژه \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g -1 K -1
سؤال 2: چه جرمی از مایع A با ظرفیت گرمای ویژه 0.84 Jg -1 K -1 در دمای 40 درجه سانتیگراد باید با 100 گرم مایع B با ظرفیت گرمای ویژه 2.1 Jg -1 K -1 در دمای مخلوط شود. 20 درجه سانتی گراد به طوری که دمای نهایی مخلوط 32 درجه سانتی گراد شود؟
راه حل: کاهش دمای مایع A = 40-32 = 8 درجه سانتی گراد، افزایش دمای مایع B = 32-20 = 12 درجه سانتی گراد
انرژی گرمایی با متر گرم مایع A = m × 0.84 × 8 J به دست می آید
انرژی گرمایی گرفته شده توسط 100 گرم مایع B = 100 × 2.1 × 12 J
با فرض عدم تلفات حرارتی، انرژی گرمایی داده شده توسط A = انرژی گرمایی گرفته شده توسط B
m×0.84×8 = 100×2.1×12 ⇒ متر = 375 گرم
