Warmte is de interne energie van moleculen waaruit het lichaam bestaat. Het stroomt van een heet lichaam naar een koud lichaam wanneer ze in contact worden gehouden. Het meten van de hoeveelheid warmte wordt calorimetrie genoemd. Uit onze dagelijkse ervaring blijkt dat verschillende lichamen verschillende hoeveelheden warmte-energie nodig hebben voor een gelijkmatige stijging van hun temperatuur. Deze eigenschap van het lichaam wordt uitgedrukt in termen van zijn thermische of warmtecapaciteit. De warmtecapaciteit van het lichaam is de hoeveelheid warmte-energie die nodig is om de temperatuur met 1°C of 1 K te verhogen en wordt aangegeven met symbool C'. Als de warmtecapaciteit van een lichaam bijvoorbeeld 60 JK -1 is, betekent dit dat er 60 J warmte-energie nodig is om de temperatuur van dat lichaam met 1K of 1°C te verhogen.
Warmtecapaciteit C' = hoeveelheid toegevoerde warmte-energie/temperatuurstijging Als bij het geven van Q hoeveelheid warmte aan een lichaam, de temperatuur stijgt tot ∆t, dan is C' = Q ∕ ∆t |
Eenheden van warmtecapaciteit
De SI-eenheid van warmtecapaciteit is joule per kelvin of joule per graad C. De andere gebruikelijke eenheden van warmtecapaciteit zijn cal °C -1 en kcal °C -1 .
1 kcal °C -1 = 1000 cal °C -1
1 cal K -1 = 4,2 J K -1
De warmtecapaciteit van het lichaam, uitgedrukt in eenheidsmassa, wordt de soortelijke warmtecapaciteit van de stof van dat lichaam genoemd. Het wordt aangegeven met symbool c. De soortelijke warmtecapaciteit is de karakteristieke eigenschap van de stof en is voor verschillende lichamen verschillend. De soortelijke warmtecapaciteit van een stof wordt gedefinieerd als de warmtecapaciteit per massa-eenheid van een lichaam van die stof.
Specifieke warmtecapaciteit c = Warmtecapaciteit van het lichaam C' / Massa van het lichaam m als C' = Q ∕ ∆t Dus \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) of \(Q = c \times m \times \Delta t\) De soortelijke warmtecapaciteit van een stof is de hoeveelheid warmte-energie die nodig is om de temperatuur van de eenheidsmassa van die stof met 1 °C of 1 K te verhogen. |
De hoeveelheid warmte-energie die wordt geabsorbeerd om de temperatuur van een lichaam te verhogen, hangt af van drie factoren:
Eenheid van soortelijke warmtecapaciteit
De SI-eenheid van soortelijke warmtecapaciteit is joule per kilogram per kelvin (J kg -1 K -1 ) of joule per kilogram per graad Celsius (J kg -1 °C -1 ).
De andere eenheden van soortelijke warmtecapaciteit zijn cal g -1 °C -1 en kcal kg -1 °C -1 .
1 cal g -1 °C -1 = 4,2 × 10 3 J kg -1 K -1
Als de soortelijke warmtecapaciteit van ijzer bijvoorbeeld 0,48 J∕g °C is, betekent dit dat de warmte-energie die nodig is om de temperatuur van 1 g ijzer met 1 °C te verhogen, 0,48 J is.
| Warmte capaciteit | Specifieke warmte capaciteit |
| Het is de hoeveelheid warmte-energie die nodig is om de temperatuur van het hele lichaam met 1°C te verhogen. | Het is de hoeveelheid warmte-energie die nodig is om de temperatuur van een eenheidsmassa van het lichaam met 1°C te verhogen. |
| Het hangt af van de substantie en de massa van het lichaam; hoe groter de massa, hoe groter de warmtecapaciteit. | Het hangt niet af van de massa van het lichaam; het is de karakteristieke eigenschap van de substantie van het lichaam. |
| Zijn eenheid JK -1 | Zijn eenheid J Kg-1K -1 |
De specifieke warmtecapaciteit is voor verschillende stoffen verschillend. Gewoonlijk heeft een goede geleider een lage soortelijke warmtecapaciteit, terwijl een slechte geleider een hoge soortelijke warmtecapaciteit heeft. Als we de gelijke massa van twee verschillende stoffen op dezelfde brander verhitten om een gelijke hoeveelheid warmtetoevoer te geven, zullen we merken dat na hetzelfde tijdsinterval de temperatuurstijging voor twee verschillende stoffen verschillend is. Dit komt door hun verschillende specifieke warmtecapaciteiten. De stof met een lage soortelijke warmtecapaciteit vertoont een snelle en sterke temperatuurstijging en is dus een betere warmtegeleider dan de stof met een hoge soortelijke warmtecapaciteit die een langzame en kleine temperatuurstijging vertoont.
Water heeft een hoge soortelijke warmtecapaciteit (=4200 J Kg -1 K -1 ). De soortelijke warmtecapaciteit is verschillend voor een stof in zijn verschillende fasen zoals voor water, de soortelijke warmtecapaciteit is 4200 J Kg -1 K -1 , van ijs is 2100 J Kg -1 K -1 en stoom is 460 J Kg -1 K -1 .
| Substantie | Specifieke warmte capaciteit | |
| in J Kg -1 K -1 | in cal g -1 °C -1 | |
| Lood | 130 | 0,031 |
| Zilver | 235 | 0,055 |
| Koper | 399 | 0,095 |
| Ijzer | 483 | 0,115 |
| Aluminium | 882 | 0,21 |
| Kerosine olie | 2100 | 0,50 |
| Ijs | 2100 | 0,50 |
| Zeewater | 3900 | 0,95 |
| Water | 4180 | 1.0 |
Temperatuur en soortelijke warmte: De onderstaande grafiek laat zien hoeveel graden Celsius een gram van een bepaald materiaal wordt verhoogd door een calorie warmte. 
Vraag 1: Een metalen stuk met een massa van 50 g bij 30 °C had 2400 J warmte-energie nodig om de temperatuur te verhogen tot 330 °C. Bereken de soortelijke warmtecapaciteit van het metaal.
Oplossing: Gegeven, m = 50 g, warmte-energie = 2400 J, temperatuurstijging = 330 − 30 = 300 °C = 300 K.
Specifieke warmtecapaciteit \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g -1 K -1
Vraag 2: Welke massa van een vloeistof A met een soortelijke warmtecapaciteit van 0,84 J g -1 K -1 bij een temperatuur van 40 °C moet worden gemengd met 100 g van een vloeistof B met een soortelijke warmtecapaciteit van 2,1 J g -1 K -1 bij 20 °C zodat de eindtemperatuur van het mengsel 32 °C wordt?
Oplossing: temperatuurdaling van vloeistof A = 40−32 = 8 °C, temperatuurstijging van vloeistof B = 32 − 20 = 12 °C
Warmte-energie wordt gegeven door m gram vloeistof A = m × 0,84 × 8 J
Warmte-energie genomen door 100 gram vloeistof B = 100 × 2,1 × 12 J
Ervan uitgaande dat er geen warmteverlies is, warmte-energie gegeven door A = warmte-energie afgenomen door B
m×0,84× 8 = 100×2,1×12 ⇒ m = 375 gram
