Varmefylde
Specifik varme (s) er en særlig type varmekapacitet. Specifik varme er den termodynamiske egenskab, der angiver den varmemængde, der kræves for at en masseenhed af et stof kan hæves med en grad af temperatur. Der ses forskellige intervaller af værdier for specifik varme for stoffer afhængigt af, i hvilket omfang de absorberer varme. Udtrykket varmekapacitet kan være misvisende, da varme q er betegnelsen for tilførsel eller fjernelse af energi gennem en barriere til et stof eller et system som følge af hhv. forøgelse eller sænkning af temperaturen. Temperaturændringer er i virkeligheden ændringer i energi. Derfor er specifik varme og andre former for varmekapacitet mere præcist et mål for et stofs evne til at optage energi, når stoffets temperatur stiger.
Enheder
Enheder er meget vigtige for at udtrykke enhver termodynamisk egenskab, og det samme gælder for specifik varme. Energi i form af varme udtrykkes i joule (J) eller kilojoule (kJ), som er de mest almindelige enheder, der er forbundet med energi. En masseenhed måles i gram eller kilogram med hensyn til specifik varme. Per et gram er den standardform, der anvendes i tabeller over værdier for specifik varme, men der ses undertiden henvisninger, der anvender et kilogram. En temperaturgrad måles enten på Celsius- eller Kelvinskalaen, men normalt på Celsius. De mest almindeligt anvendte enheder for specifik varme er J/(g-°C).
Faktorer, der bestemmer den specifikke varme
Temperatur og tryk
To faktorer, der ændrer den specifikke varme for et materiale, er tryk og temperatur. Specifik varme defineres ved et standardiseret, konstant tryk (normalt atmosfærisk tryk) for materialer og angives generelt ved 25 °C (298,15 K). Der anvendes en standardtemperatur, fordi den specifikke varme er temperaturafhængig og kan ændre sig ved forskellige temperaturværdier. Specifik varme betegnes som en intensiv egenskab (da:Intensive and extensive properties intensive property.) Så længe temperaturen og trykket er ved de refererede standardværdier, og der ikke sker nogen faseændring, forbliver værdien for den specifikke varme for ethvert materiale konstant uanset materialets masse .
Energimæssige frihedsgrader
En stor faktor for størrelsen af et materiales specifikke varme ligger på molekylært niveau i de energimæssige en:Frihedsgrader (fysik og kemi) frihedsgrader, der er til rådighed for materialet i den fase (fast, flydende eller gas), som det befinder sig i. De energetiske frihedsgrader er af fire typer: translation, rotation, vibration og elektronisk. Der kræves en minimumsmængde energi for at nå hver frihedsgrad. Derfor afhænger den mængde energi, der kan lagres i et stof, af typen og antallet af de energetiske frihedsgrader, der bidrager til stoffet ved en given temperatur. Væsker har generelt flere lav-energi-tilstande og flere energimæssige frihedsgrader end faste stoffer og de fleste gasser. Dette bredere spektrum af muligheder inden for frihedsgraderne giver typisk større specifikke varmegrader for flydende stoffer end for faste stoffer eller gasser. Denne tendens kan ses i en:Varmekapacitet#Tabel over specifikke varmekapaciteterTabel over specifikke varmekapaciteterog ved at sammenligne flydende vand med fast vand (is), kobber, tin, oxygen og grafit.
Anvendelse
Specifik varme bruges til at beregne den mængde varme, der absorberes, når der tilføres energi til et materiale eller stof ved en temperaturstigning i et defineret område. Beregning af den mængde varme eller energi, der tilføres et materiale, er en forholdsvis nem proces, så længe materialets begyndelses- og sluttemperatur registreres, materialets masse angives, og den specifikke varme er kendt. Den specifikke varme, materialets masse og temperaturskalaen skal alle være i de samme enheder for at kunne foretage en nøjagtig beregning af varme.
Ligningen til beregning af varme (q) er som følger:
Q = s × m × ΔT
I ligningen er s den specifikke varme i (J/g-°C). m er stoffets masse i gram. ΔT er den temperaturændring (°C), der observeres i stoffet. Konventionen er at trække stoffets begyndelsestemperatur fra den endelige temperatur efter opvarmning, så ΔT er TFinal -TInitial i ligningen. Ved at indsætte alle værdierne i ligningen og multiplicere dem med hinanden annulleres masse- og temperaturenhederne, og der er tilbage de relevante enheder af Joule for varme. Beregninger som denne er nyttige i en:Calorimetry calorimetry calorimetry
