Toplotni kapacitet

Termodinamika
Klasična Karnoova toplotna mašina
Grane Klasična termodinamika Statistička fizika
Zakoni Nulti Prvi Drugi Treći
Sistemi Termodinamičko stanje Jednačina stanja Idealni gas Realni gas Agregatno stanje Ravnoteža Procesi Izobarski Izohorski Izotermski Adijabatski Izoentropijski Izoentalpijski Kvazistatički Politropski Slobodna ekspanzija Reverzibilnost Ireverzibilnost Endoreverzibilnost Ciklusi Toplotni motori Toplotne pumpe Termalna efikasnost
Osobine sistema Termodinamički dijagrami Intenzivne i ekstenzivne veličine Funkcije stanja Temperatura / Entropija Uvod u entropiju Pritisak / Zapremina Hemijski potencijal / Broj čestica Kvalitet pare Redukovane osobine Procesne funkcije Rad Toplota
Osobine materijala Специфични топлотни капацитет  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Компресибилност  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Термална експанзија  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
Jednačine Karnoova teorema Klauzijusova teorema Fundamentalna relacija Jednačina stanja idealnog gasa Maksvelove jednačine Onsagerove recipročne relacije Bridgmanove termodinamičke jednačine
Potencijali Slobodna energija Slobodna entropija Unutrašnja energija ${\displaystyle U(S,V)}$ Entalpija ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Helmholcova slobodna energija ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Gibsova slobodna energija ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
п р у

Toplotni kapacitet (znak C) je fizička veličina koja pokazuje koliko toplote treba nekom telu dovesti da mu se temperatura promeni za 1 K (1 °C).^[1] Definisana je odnosom toplote (Q) koju telo razmenjuje s okolinom i promene temperature (∆T) tela: C=Q/∆T. Merna jedinica je džul po kelvinu (J/K).^[2][3][4]

Za gasove se razlikuju specifični toplotni kapacitet kod stalnog pritiska (cp) i kod stalne zapremine (cV). Odnos ta dva kapaciteta (X = cp/cV) važna je veličina u opisivanju kružnih procesa u termodinamici, npr. jednačina za adijabatski proces je pVx = konstanta, gde je p pritisak, a V zapremina idealnog gasa. Toplotni kapacitet koji se odnosi na masu neke materije se naziva specifični toplotni kapacitet.^[5]

Razlikuje se toplotni kapacitet pri stalnom pritisku (p) i pri stalnoj zapremini (V):

${\displaystyle C_{p}=\left({\frac {Q}{T_{2}-T_{1}}}\right)_{p}=\left({\frac {\Delta Q}{\Delta T}}\right)_{p}}$

${\displaystyle C_{V}=\left({\frac {Q}{T_{2}-T_{1}}}\right)_{V}=\left({\frac {\Delta Q}{\Delta T}}\right)_{V}}$

Merna jedinica za toplotni kapacitet sistema SI je džul po kelvinu (J/K).

Molarni toplotni kapacitet - kapacitet po molu materije je:

${\displaystyle c_{p,V,mol.}={\frac {C_{p,V}}{n}}={\frac {1}{n}}\left({\frac {\Delta Q}{\Delta T}}\right)_{p,V}}$

SI merna jedinica je džul po mol-kelvinu (J/molK).

Specifični toplotni kapacitet - kapacitet po jedinici mase:

${\displaystyle c_{p,V}={\frac {C_{p,V}}{m}}={\frac {1}{m}}\left({\frac {\Delta Q}{\Delta T}}\right)_{p,V}}$

SI merna jedinica je džul po kilogram-kelvinu (J/kgK).

Molarni se toplotni kapaciteti elemenata na dovoljno visokoj temperaturi (~300 K) međusobno se vrlo malo razlikuju i kreću se oko 26,12 J/molK. Majerova relacija daje vezu između c_p,mol. i c_V,mol. idealnog gasa: ${\displaystyle C_{p}-C_{V}=nR\,}$ ${\displaystyle c_{p,mol.}-c_{V,mol.}=R\,}$ gde je n količina materije, a R je gasna konstanta, R=8,314 J/molK.

Različite okolnosti mogu uticati na promenu specifične toplote materije, tipično dolazi do promena agregatnog stanja. Takođe, promene pritiska ili zapremine materije tokom grejanja (što se posebno izraženo vidi kod gasova) utiču na merenje specifične toplote, iako ne utiču nužno ili izraženo na sam iznos specifične toplote. Na primer, može se posmatrati voda i iznos njene specifične toplote u tri različita seta okolnosti: pri temperaturi od 100 °C (para): 2,08 kJ/(kg·K), pri temperaturi od 25 °C (tečnost): 4,1813 kJ/(kg·K), a pri temperaturi od -10 °C (led): 2,05 kJ/(kg·K). Toplota koju je materiji potrebno dovesti da bi se promenilo agregatno stanje se ne ubraja u specifičnu toplotu, budući da temperatura tela za to vreme ne raste, već se naziva latentnom toplotom.

1. ^ Halliday, David; Resnick, Robert (2013). Fundamentals of Physics. Wiley. стр. 524. 
2. ^ Kittel, Charles (2005). Introduction to Solid State Physics (8th изд.). Hoboken, New Jersey, USA: John Wiley & Sons. стр. 141. ISBN 978-0-471-41526-8. 
3. ^ Blundell, Stephen (2001). Magnetism in Condensed Matter. Oxford Master Series in Condensed Matter Physics (1st изд.). Hoboken, New Jersey, USA: Oxford University Press. стр. 27. ISBN 978-0-19-850591-4. 
4. ^ Kittel, Charles (2005). Introduction to Solid State Physics (8th изд.). Hoboken, New Jersey, USA: John Wiley & Sons. стр. 141. ISBN 978-0-471-41526-8. 
5. ^ Hrvatska enciklopedija (LZMK); broj 10 (Sl-To), str. 811. Za izdavača: Leksikografski zavod Miroslav Krleža, Zagreb 2008.g. ISBN 978-953-6036-40-0.