Stel dat u een vaste hoeveelheid water in twee verschillende bekers hebt gegoten. Eén beker is lang en smal en de andere beker is lang en breed. Als de hoeveelheid water die in elke beker wordt gegoten hetzelfde is, zou je verwachten dat het waterniveau hoger is in de smalle beker.

De breedte van deze emmers is analoog aan het concept van specifieke warmtecapaciteit. In deze analogie kan het water dat in de emmers wordt gegoten worden gezien als de warmte-energie die wordt toegevoegd aan twee verschillende materialen. De stijging van het niveau op de emmers is analoog aan de resulterende temperatuurstijging.
Wat is de specifieke warmtecapaciteit?

De specifieke warmtecapaciteit van een materiaal is de hoeveelheid warmte-energie die nodig is om een massa te verhogen van dat materiaal met 1 Kelvin (of graad Celsius). De SI-eenheden met specifieke warmtecapaciteit zijn J /kgK (joules per kilogram × Kelvin).

De specifieke warmte varieert afhankelijk van de fysieke eigenschappen van een materiaal. Als zodanig is het een waarde die u meestal opzoekt in een tabel. De warmte Q
toegevoegd aan een materiaal met massa m
met specifieke warmtecapaciteit c
resulteert in een temperatuurverandering ΔT
bepaald door de volgende relatie :
Q \u003d mc \\ Delta T De specifieke warmte van water

De specifieke warmtecapaciteit van graniet is 790 J /kgK, lood is 128 J /kgK, glas is 840 J /kgK, van koper is 386 J /kgK en van water is 4.186 J /kgK. Merk op hoeveel de specifieke warmtecapaciteit van groter water wordt vergeleken met de andere stoffen in de lijst. Water blijkt een van de hoogste specifieke warmtecapaciteiten van een stof te hebben.

Stoffen met grotere specifieke warmtecapaciteiten kunnen veel stabielere temperaturen hebben. Dat wil zeggen dat hun temperaturen niet zo veel fluctueren als u warmte-energie toevoegt of verwijdert. (Denk terug aan de bekeranalogie aan het begin van dit artikel. Als u dezelfde hoeveelheid vloeistof toevoegt aan en aftrekt van de brede en de smalle beker, verandert het niveau veel minder in de brede beker.)

Hierdoor hebben kustplaatsen een veel gematiger klimaat dan binnensteden. Dicht bij zo'n grote hoeveelheid water zijn, stabiliseert hun temperatuur.

De grote specifieke warmtecapaciteit van water is ook de reden waarom, wanneer je een pizza uit de oven haalt, de saus je nog steeds verbrandt, zelfs nadat de korst is afgekoeld . De water bevattende saus moet veel meer warmte-energie afgeven voordat deze in temperatuur kan dalen ten opzichte van de korst.
Voorbeeld van specifieke warmtecapaciteit

Stel dat 10.000 J warmte-energie wordt toegevoegd aan 1 kg zand ( c
_{s \u003d 840 J /kgK) aanvankelijk bij 20 graden Celsius, terwijl dezelfde hoeveelheid warmte-energie wordt toegevoegd aan een mengsel van 0,5 kg zand en 0,5 kg water, ook aanvankelijk bij 20 C. Hoe verhoudt de eindtemperatuur van het zand zich tot de eindtemperatuur van het zand /watermengsel?}

Oplossing: los eerst de warmteformule voor ΔT
op om te verkrijgen:
\\ Delta T \u003d \\ frac {Q} {mc}

Voor het zand krijgt u de volgende temperatuurverandering:
\\ Delta T \u003d \\ frac {10.000} {1 \\ maal 840} \u003d 11.9 \\ text {graden}

Dat geeft een eindtemperatuur van 31.9 C.

Voor het mengsel van zand en water is het iets ingewikkelder. Je kunt de warmte-energie niet zomaar gelijkelijk verdelen over water en zand. Ze zijn met elkaar gemengd, dus ze moeten dezelfde temperatuurverandering ondergaan.

Hoewel je de totale warmte-energie kent, weet je niet hoeveel ze eerst krijgen. Laat Q _{s
de hoeveelheid energie uit warmte zijn die het zand krijgt en Q w
de hoeveelheid energie is die het water krijgt. Gebruik nu het feit dat Q \u003d
Q s + Q w
om het volgende te krijgen:
Q \u003d Q_s + Q_w \u003d m_sc_s \\ Delta T + m_wc_w \\ Delta T \u003d (m_sc_s + m_wc_w) \\ Delta T}

Nu is het eenvoudig op te lossen voor ΔT:

\\ Delta T \u003d \\ frac {Q} {m_sc_s + m_wc_w}

Aansluiten van getallen geeft dan:
\\ Delta T \u003d \\ frac {10.000} {0.5 \\ keer 840 + 0.5 \\ keer 4.186} \u003d 4 \\ text {graden}

Het mengsel stijgt slechts met 4 C, voor een finale temperatuur van 24 ° C, aanzienlijk lager dan het zuivere zand!