| home |
discl. / ©, lid NVJ |
|
 |
|
 |
 |
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 |
| houtvezel- plaat |
ca. 200 | 2,1 | 420 | ca. 0,045 |
| 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 |
| leem- plaat |
1450 | 1,0 | 1450 | 0,59 |
| 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