ความร้อนเป็นพลังงานภายในของโมเลกุลที่ประกอบเป็นร่างกาย มันไหลจากร่างกายที่ร้อนไปยังร่างกายที่เย็นเมื่อสัมผัสกัน การวัดปริมาณความร้อนเรียกว่า แคลอริเมตรี จากประสบการณ์ในชีวิตประจำวันของเรา เราพบว่าร่างกายที่แตกต่างกันต้องการพลังงานความร้อนในปริมาณที่ต่างกันเพื่อให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเท่ากัน คุณสมบัติของร่างกายนี้แสดงออกมาในแง่ของความจุความร้อนหรือความร้อน ความจุความร้อนของร่างกายคือปริมาณพลังงานความร้อนที่ต้องใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิ 1°C หรือ 1 K และแสดงด้วยสัญลักษณ์ C' ตัวอย่างเช่น ถ้าความจุความร้อนของร่างกายคือ 60 JK -1 หมายความว่าต้องใช้พลังงานความร้อน 60 J เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายนั้น 1K หรือ 1°C
ความจุความร้อน C' = ปริมาณพลังงานความร้อนที่จ่าย/อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ถ้าให้ ความร้อนปริมาณ Q แก่ร่างกาย อุณหภูมิของมันจะเพิ่มขึ้นจนถึง ∆t แล้ว C' = Q ∕ ∆t |
หน่วยความจุความร้อน
หน่วย SI ของความจุความร้อนคือจูลต่อเคลวินหรือจูลต่อองศา C หน่วยความจุความร้อนทั่วไปอื่นๆ คือ cal °C -1 และ kcal °C -1
1 กิโลแคลอรี °C -1 = 1,000 แคล °C -1
1 แคล K -1 = 4.2 J K -1
ความจุความร้อนของร่างกายเมื่อแสดงเป็นหน่วยมวลเรียกว่าความ จุความร้อนจำเพาะของสสาร ในร่างกายนั้น มันแสดงด้วยสัญลักษณ์ c ความจุความร้อนจำเพาะเป็นคุณสมบัติเฉพาะของสารและแตกต่างกันไปตามวัตถุต่างๆ ความจุความร้อนจำเพาะของสารหมายถึงความจุความร้อนต่อหน่วยมวลของเนื้อสารนั้น
ความจุความร้อนจำเพาะ c = ความจุความร้อนของร่างกาย C' / มวลของร่างกาย m เป็น C' = Q ∕ ∆t ดังนั้น \(c = \frac{Q}{m \times \Delta t}\) หรือ \(Q = c \times m \times \Delta t\) ความจุความร้อนจำเพาะของสารคือปริมาณพลังงานความร้อนที่ต้องใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของหน่วยมวลของสารนั้นจนถึง 1 °C หรือ 1 K |
ปริมาณพลังงานความร้อนที่ดูดซับเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายขึ้นอยู่กับปัจจัย 3 ประการคือ
หน่วยของความจุความร้อนจำเพาะ
หน่วย SI ของความจุความร้อนจำเพาะคือจูลต่อกิโลกรัมต่อเคลวิน (J kg -1 K -1 ) หรือจูลต่อกิโลกรัมต่อองศาเซลเซียส (J kg -1 °C -1 )
หน่วยความจุความร้อนจำเพาะอื่นๆ คือ cal g -1 °C -1 และ kcal kg -1 °C -1
1 แคล กรัม -1 °C -1 = 4.2 × 10 3 J กก. -1 K -1
ตัวอย่างเช่น ถ้าความจุความร้อนจำเพาะของเหล็กคือ .48 J∕g °C หมายความว่าพลังงานความร้อนที่จำเป็นในการทำให้เหล็ก 1 กรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1°C คือ 0.48 J
| ความจุความร้อน | ความจุความร้อนจำเพาะ |
| เป็นปริมาณพลังงานความร้อนที่ต้องใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายทั้งหมด 1°C | เป็นปริมาณพลังงานความร้อนที่ต้องใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของมวลหนึ่งหน่วยของร่างกายขึ้น 1°C |
| ขึ้นอยู่กับสารและมวลของร่างกาย ยิ่งมีมวลมากเท่าใดความจุความร้อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น | มันไม่ได้ขึ้นอยู่กับมวลของร่างกาย มันเป็นคุณสมบัติเฉพาะของสารในร่างกาย |
| หน่วยของมัน JK -1 | หน่วยของมัน J Kg-1K -1 |
ความจุความร้อนจำเพาะจะแตกต่างกันสำหรับสารต่างๆ โดยปกติแล้ว ตัวนำที่ดีจะมีความจุความร้อนจำเพาะต่ำ ในขณะที่ตัวนำที่ไม่ดีจะมีความจุความร้อนจำเพาะสูง ถ้าเราให้ความร้อนแก่สารสองชนิดที่มีมวลเท่ากันบนหัวเผาเดียวกันเพื่อให้ปริมาณความร้อนเท่ากัน เราจะสังเกตเห็นว่าหลังจากช่วงเวลาเดียวกัน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของสารสองชนิดจะแตกต่างกัน นี่เป็นเพราะความจุความร้อนจำเพาะที่แตกต่างกัน สารที่มีความจุความร้อนจำเพาะต่ำจะแสดงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและสูง ดังนั้นจึงเป็นตัวนำความร้อนได้ดีกว่าสารที่มีความจุความร้อนจำเพาะสูงซึ่งจะแสดงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นช้าและเล็กน้อย
น้ำมีความจุความร้อนจำเพาะสูง (=4200 J Kg -1 K -1 ) ความจุความร้อนจำเพาะจะแตกต่างกันสำหรับสารในเฟสต่างๆ เช่น สำหรับน้ำ ความจุความร้อนจำเพาะคือ 4200 J Kg -1 K -1 น้ำแข็งเท่ากับ 2100 J Kg -1 K -1 และไอน้ำคือ 460 J Kg -1 K -1 .
| สาร | ความจุความร้อนจำเพาะ | |
| ใน J Kg -1 K -1 | ในแคล g -1 °C -1 | |
| ตะกั่ว | 130 | 0.031 |
| เงิน | 235 | 0.055 |
| ทองแดง | 399 | 0.095 |
| เหล็ก | 483 | 0.115 |
| อลูมิเนียม | 882 | 0.21 |
| น้ำมันก๊าด | 2100 | 0.50 |
| น้ำแข็ง | 2100 | 0.50 |
| น้ำทะเล | 3900 | 0.95 |
| น้ำ | 4180 | 1.0 |
อุณหภูมิและความร้อนจำเพาะ: กราฟด้านล่างแสดงจำนวนองศาเซลเซียสของวัสดุเฉพาะ 1 กรัมที่เพิ่มขึ้นจากความร้อน 1 แคลอรี 
คำถามที่ 1: ชิ้นส่วนโลหะมวล 50 g ที่อุณหภูมิ 30 °C ต้องการพลังงานความร้อน 2,400 J เพื่อเพิ่มอุณหภูมิเป็น 330 °C คำนวณความจุความร้อนจำเพาะของโลหะ
วิธีแก้ปัญหา: กำหนด m = 50 g พลังงานความร้อน = 2400 J อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น = 330 − 30 = 300 °C = 300 K
ความจุความร้อนจำเพาะ \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g -1 K -1
คำถามที่ 2: ของเหลว A ที่มีความจุความร้อนจำเพาะ 0.84 J g -1 K -1 ที่อุณหภูมิ 40 °C จะต้องผสมมวลเท่าใดกับของเหลว B ที่มีความจุความร้อนจำเพาะ 2.1 J g -1 K -1 100 กรัม ที่ 20 °C เพื่อให้อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมกลายเป็น 32 °C?
วิธีแก้ปัญหา: อุณหภูมิของเหลว A ลดลง = 40−32 = 8 °C อุณหภูมิของเหลว B สูงขึ้น = 32 − 20 = 12 °C
พลังงานความร้อนกำหนดโดย m กรัมของของเหลว A = m × 0.84 × 8 J
พลังงานความร้อนที่ถ่ายโดยของเหลว 100 กรัม B = 100 × 2.1 × 12 J
สมมติว่าไม่มีการสูญเสียความร้อน พลังงานความร้อนที่ A มอบให้ = พลังงานความร้อนที่ B นำมา
ม×0.84× 8 = 100×2.1×12 ⇒ ม = 375 กรัม
