Objemová tepelná kapacita materiálu vyjadřuje schopnost daného objemu látky přijímat teplo při změně její teploty. Je definována jako tepelná kapacita vzorku látky dělená jeho objemem. Neformálně řečeno je to množství tepla, které musí být dodáno jednotkovému objemu materiálu, aby se jeho teplota zvýšila o jeden teplotní stupeň (1 kelvin nebo 1 stupeň Celsia). Jednotkou v soustavě SI je joule na kelvin na metr krychlový (J·K−1·m−3).

Tato veličina může být užitečná pro materiály, u kterých se obvykle měří spíše objem než hmotnost. Objemová tepelná kapacita se mění s teplotou a je jiná v každém skupenství.

Definice Objemová tepelná kapacita je definována jako

kde je objem vzorku materiálu při teplotě a je teplo potřebné k ohřátí vzorku z na . Protože tepelná kapacita i objem jsou závislé na teplotě, je na ní závislá i objemová tepelná kapacita.

Objemovou tepelnou kapacitu lze vyjádřit také pomocí měrné tepelné kapacity (tepelná kapacita na jednotku hmotnosti) a hustoty látky :

Typické hodnoty Objemová tepelná kapacita pevných látek se při pokojové a vyšších teplotách pohybuje od přibližně 1,2 MJ·K−1·m−3 (například bizmutTato tabulka a hustota.) do 3,5 MJ·K−1·m−3 (například železoPodle NIST data a hustoty.).

Pro pevné látky při pokojové (a vyšší) teplotě platí příbližně tzv. Dulongův–Petitův zákon, tedy jejich molární tepelná kapacita je blízka násobku univerzální plynové konstanty . Rozptyl hodnot výše tak souvisí především s rozdílnou atomovou hustotou (resp. rozměrem krystalické mřížky), je menší než rozptyl hodnot měrné tepelné kapacity.

Dalším faktorem, který ovlivňuje všechny typy měrných tepelných kapacit (včetně molárních měrných teplot), jsou stupně volnosti atomů nebo molekul látky (translační, rotační a vibrační), jejichž počet narůstá s teplotou (energie tepelného pohybu musí být dostatečná k jejich „aktivaci“).

U většiny kapalin je rozptyl hodnot objemové tepelné kapacity menší, například u oktanu činí 1,64 MJ·K−1·m−3 a u ethanolu 1,9 MJ·K−1·m−3. To odráží mírnou ztrátu stupňů volnosti částic v kapalinách ve srovnání s pevnými látkami.

Výjimkou je například voda, která má velmi vysokou objemovou tepelnou kapacitu (4,18 MJ·K−1·m−3), podobně jako amoniak (3,3 MJ·K−1·m−3). Vyšší hodnoty u těchto molekul souvisí s tvorbou vodíkových můstků.

Reference

Související články Tepelná kapacita Měrná tepelná kapacita Molární tepelná kapacita Teplota

Kategorie:Fyzikální veličiny