warmtecapaciteit C, soortelijke warmte c, massawarmte

De warmtecapaciteit C (hoofdletter C) geeft de hoeveelheid energie aan om een voorwerp of materiaal 1 graad in temperatuur te laten stijgen; de eenheid is daarmee Joule per Kelvin.

In formule is de warmtecapaciteit C = ΔQ / ΔT [Joule/K].
De hoeveelheid warmte die toegevoerd moet worden om het materiaal ΔT in temperatuur te laten stijgen is dan: Q = C * ΔT [Joule].

Bij de definitie van warmtecapaciteit is de massa zelf, het aantal kg, niet belangrijk. Vaak willen we echter juist weten hoeveel energie nodig is om 1 kg van een materiaal 1 graad in temperatuur te laten stijgen. Dit heet de soortelijke warmte.

Soortelijke warmte c (energie per kg per Kelvin)
De soortelijke warmte c (kleine letter c) duidt de hoeveelheid energie aan die nodig is om 1 kg van een materiaal 1 graad in temperatuur te laten stijgen. De soortelijke warmte is een warmteopslagvermogen (per kg per graad) en wordt ook wel massawarmte of specifieke warmte genoemd. De eenheid van de soortelijke warmte is daarmee Joule per kg per Kelvin (want c = C / m).

In formule is de soortelijke warmte c = ΔQ / (m * ΔT) en de eenheid is [J/kgK]. 
In formule is de warmte die toegevoerd moet worden Q = c * m * ΔT [Joule].

De soortelijke warmte c van materialen verschilt nogal: water ca. 4200, ijs 2200, beton 840-920, staal 500, polyesterplaat 1470, kurk 1760 en hout 1880 J/kgK. Water komt er door de hoge soortelijke warmte gunstiger uit dan bijvoorbeeld beton. Dat is de reden dat een grote (geïsoleerde!) ton water als warmteopslag kan dienen.

Voorbeeld: 
De soortelijke warmte van water is 4187 J/kgK. Om een boiler voor de badkamer met een inhoud van 50 liter water 40 graden K (of Celsius) in temperatuur te laten stijgen is dus nodig:
Q = 4187 J/kgK * 50 kg * 40 K = 8.374.000 J ofwel ca. 8,5 MJ (afgezien van de opwarming van de omgeving, de ommanteling van de boiler e.d., waardoor warmte verloren gaat).

Bij de soortelijke warmte van gassen onderscheiden we:
- soortelijke warmte bij constante druk (cp)
- soortelijke warmte bij constant volume (cv).

Of een grote warmtecapaciteit werkelijk gunstig is, hangt van de situatie af. Wanneer vloeren en muren met een grote warmtecapaciteit (groot warmte accumulerend vermogen) overdag sterk verwarmd moeten worden, kan het opwarmen van de gehele ruimte vrij lang duren. Tijdens de onverwarmde nachturen wordt de warmte weer uitgestraald. Wel is het 's morgens dan nog warm en hoeft er waarschijnlijk niet meer zo veel opgewarmd te worden. Meestal zal een grote warmtecapaciteit gunstig zijn.
Voorbeelden van warmtecapaciteiten e.d. zie iets meer over warmtegeleiding.

Warmtecapaciteit (volumiek; energie per m3 per Kelvin)
Ook kan de warmtecapaciteit per volume-eenheid worden gebruikt, de volumieke warmtecapaciteit of volumetrische warmtecapaciteit, de eenheid is J/m3K (water heeft een volumieke warmtecapaciteit van 4187 kJ/m3K; het getal is bij water identiek aan dat van de soortelijke warmte omdat 1 m3 1000 kg is; ofwel 4,2 MJ/m3K).

Een aantal cijfers (zelfde tabel als bij warmteaccumulatie):

   
materiaal soortel.
dicht-
heid

ρ

[kg/m3]
soortel.
warmte
c


[kJ/kgK]
volum.
warmte-
capaciteit

*)
[kJ/m3K]
warmte-
gelei-
dings-
coëff.
λ
[W/mK]
aluminium 2800 0,88 2464 237
baksteen 1750 0,84 1470 0,58-1,00
basalt 2700-
3200
0,84-
0,92
2268-
2944
3,5
beton (gew.) 2400 0,92 2208 2,00
beton (grind-) 2400 0,84 2016 1,3-1,9
beton (cellen) 600 0,84 504 0,22
bitumen
(een laag)
1050 1,84 1932 0,66
         
chamotte 1700 0,84 1428 1,1-1,3
clt 450 1,6 720 0,11
eps 150 25 1,45 36 0,035
gietijzer 7500 0,5 3750 50
glas 2500 0,84 2100 0,8-0,9
graniet 2000-
3000
0,82 1640-
2460
3,5
grind (grof) 2000 0,84 1680 0,5
hardboard 1000 1,68 1680 0,17 
hout 550 1,88 1034 ca. 0,2
humus-
aarde
1450 1,84 2668 0,78
ijs (verg.
water)
917 2,2 2017 2,1
         
kalk-
zandsteen
1750-
2200
0,84-
1,0
1470-
2200
1,0
koelmiddel
MEG glycol 30%
1053 3,591 3781 0,34 
koelmiddel
MPG glycol 30%
1038  3,796 3940 0,34?
kurk (geëxpand) 100-
200
1,76 176-
352
0,041-
0,046
         
leem
(steen)
1650-
1800
1,0 1650-
1800
0,91
linoleum 1200 1,47 1764 0,17
lucht (droog) 1,29 1,00 1,29 0,024
naaldhout 550 1,88 1034 0,14
paraffine 900 2,3 2070 0,25
perliet (korrels) 65-
120
0,84 55-
100
0,04-
0,06
polyester-
plaat
1200 1,47 1764 0,2
pur-schuim 90 1,47 130 0,035
pvc 1400 1,47 2058 0,17
         
rubber 1200-
1600
1,47 1764-
2352
0,15-
0,29
sneeuw
(oud)
200-
800
2,3 460-
1840
0,5-
1,8
speksteen 2980 0,98 2920 6,4
staal 7800 0,48-
0,53
3740-
4130
58
water
(verg. ijs)
1000 4,187 4187 0,60
waterdamp 0,6 2 1,2 0,016
zachtboard 250-
300
2,1 525-
630
0,08
zand (droog) 1600 0,89 1424 ca. 0,2
zand (nat) 1800 ca. 1,1 ca. 2000 ca. 1
zandsteen 2300 0,84 1932  

*) volumieke warmtecapaciteit  = 
soortelijke dichtheid ρ * soortelijke warmte c
let op:
het resultaat is waarschijnlijk
meestal té nauwkeurig, uitgaande van de significantie van de brongegevens


Ook de term specifieke warmtecapaciteit wordt gebruikt. Water heeft een specifieke warmtecapaciteit van 1,163 Wh/kg,K (Watt uur per kg per Kelvin). 
De relatie tussen warmtecapaciteit C en specifieke warmtecapaciteit kan als volgt uitgelegd worden:
specifieke warmtecapaciteit van water is 1,163 Wh / (kg, K)
1W = 1 J/s, dus 1 Wh = 3600 J
1,163 Wh / (kg, K) is dan 3600*1,163 J / (kg, K) ofwel 4186,8 J / (kg, K)
omdat 1 m3 water = 1000 kg wordt dit 4186800 J / (kg, K) ofwel 4,2 MJ / (m3, K).

De term capaciteit (geschiktheid, bekwaamheid; laadvermogen, kracht) is via het Franse capacité ontleend aan het Latijnse capacitas (ruimte, vatbaarheid, geschiktheid), tweede naamval capacitatis, een afleiding van het bijvoeglijk naamwoord capax (veel kunnende bevatten, ruim, omvangrijk), ook in oneigenlijk gebruik: "ontvankelijk voor iets", een afleiding van het werkwoord capere (pakken, nemen). Bron Etymologiebank.

Afbeelding Vinckier.

Zie eventueel calorische waarde (verbrandingswarmte, energie-inhoud).

Eng. warmtecapaciteit is heat capacity; soortelijke warmtecapaciteit is specific heat capacity