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Grundwissen

Spezifische Wärmekapazität

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Die spezifische Wärmekapazität ist eine Materialkonstante.
  • Die spezifische Wärmekapazitätist ein Maß für diejenige Energie, die man benötigt, um \(1\,\rm{kg}\) eines Stoffes um \(1\,\rm{K}\) zu erwärmen.
Aufgaben Aufgaben

Berechnung

Die spezifische Wärmekapazität \(c\) eines Körpers ist bestimmt durch die Gleichung zur Änderung der inneren Ernegie \(\Delta E_{\rm i}= c \cdot m\cdot \Delta \vartheta\).
Auflösen nach der Wärmekapazität liefert

\[\bbox[lightgreen,1em,border:2px solid grey]{c=\frac{\Delta E_{\rm i}} {m\cdot \Delta \vartheta}}\]

mit der Änderung der inneren Energie \(\Delta E_{\rm i}\), der Masse \(m\) des Körpers und der Temperaturdifferenz \(\vartheta\). 

Die Einheit der spezifischen Wärmekapazität ist entsprechend: \[\left[ c \right] = \frac{{\left[ {\Delta {E_{\rm{i}}}} \right]}}{{\left[ m \right] \cdot \left[ {\Delta \vartheta } \right]}} = \frac{{\rm{J}}}{{{\rm{kg}} \cdot K}}\]

Die spezifische Wärmekapazitätist ein Maß für diejenige Energie, die man benötigt, um \(1\,\rm {kg}\) eines Stoffes um \(1\,\rm{K}\) bzw. \(1^{\circ}\,\rm{C}\) zu erwärmen.

Beispiele spezifischer Wärmekapazitäten

diagramm_spezifische_waermekapazitaeten_0.svg Joachim Herz Stiftung

Hohe spezifische Wärmekapazität von Wasser

Wasser hat mit \(4190\,\rm{\frac{J}{kg\cdot \rm{K}}}\) eine sehr hohe Wärmekapazität. 1 kg Wasser muss so eine Energie von ca. 4190 Joule zugeführt werden, um die Wassertemperatur um \(1\,\rm{K}\) oder \(1\,^{\circ}\rm{C}\) zu erhöhen.
Die große spezifische Wärmekapazität von Wasser hat eine wichtige Bedeutung für das Klima unserer Erde. Das Meer speichert im Sommer infolge seiner hohen spezifischen Wärmekapazität bedeutende Energiemengen, ohne sich dabei stark zu erwärmen. Diese Energie wird im Winter wieder abgegeben. Das Klima am Meer ist daher das ganze Jahr über relativ ausgeglichen, und es treten nur geringe Temperaturunterschiede auf. In Gegenden, die weiter vom Meer entfernt sind (Mitte der Kontinente), fallen die Temperaturunterschiede wesentlich größer aus als in meernahen Gegenden (→ Kontinentalklima).