Wärmekapazität-Rechner

Die Wärmekapazität beschreibt, wie viel thermische Energie ein Körper aufnehmen oder abgeben muss, damit sich seine Temperatur um ein Grad Celsius oder ein Kelvin ändert. Sie ist eine extensive Größe und hängt somit von der vorhandenen Materialmenge ab. Die spezifische Wärmekapazität ist die entsprechende intensive Größe je Masseneinheit. Dieser Rechner verknüpft Masse, spezifische Wärmekapazität und Temperaturänderung über Q = m × c × ΔT. Wird die Masse in Gramm und die spezifische Wärmekapazität in Joule pro Gramm und Grad Celsius eingegeben, ist Q die sensible Wärmemenge in Joule. Eine positive Temperaturänderung bedeutet Erwärmung und ergibt eine positive Wärmemenge. Eine negative Temperaturänderung bedeutet Abkühlung; das negative Ergebnis zeigt, dass Energie das Material verlässt. Der Rechner gibt auch die gesamte Wärmekapazität der Probe an: C = m × c. Die Wärmekapazität eignet sich zum Vergleich ganzer Körper, die spezifische Wärmekapazität zum Vergleich von Stoffen unabhängig von der Probengröße. Wasser besitzt eine relativ hohe spezifische Wärmekapazität und benötigt daher zum Erwärmen mehr Energie als die gleiche Masse vieler Metalle. Die Berechnung setzt voraus, dass das Material in einer Phase bleibt und seine spezifische Wärmekapazität im Temperaturintervall annähernd konstant ist. Schmelzen, Sieden, Erstarren, Kondensation, chemische Reaktionen und stark temperaturabhängige Eigenschaften erfordern zusätzliche Terme oder detailliertere Modelle. Wärmeverluste an Behälter und Umgebung sind ebenfalls nicht enthalten. Bei kalorimetrischen Labormessungen müssen diese Einflüsse gegebenenfalls separat berücksichtigt werden, um die gemessene Energie abzubilden. Verwende vor der Eingabe einheitliche Einheiten. Hier werden Gramm, Joule und Grad Celsius verwendet. Eine Temperaturdifferenz hat in Grad Celsius und Kelvin denselben Zahlenwert; absolute Temperaturen dürfen jedoch nicht anstelle der Temperaturänderung eingesetzt werden. Gibt eine Quelle die spezifische Wärmekapazität in Joule pro Kilogramm und Kelvin an, rechne die Masse in Kilogramm um oder teile den spezifischen Wert durch tausend, bevor du Gramm verwendest. Für die Grammfelder dieses Rechners gilt die zweite Variante. Das Werkzeug eignet sich für Thermodynamik im Unterricht, Materialvergleiche, erste technische Abschätzungen, Kochwissenschaft und kalorimetrische Prüfungen, bei denen das einfache Modell sensibler Erwärmung gilt.