Spezifische Wärmekapazität Rechner
Gib die zugeführte Wärmeenergie, die Masse und die Temperaturänderung ein, um die spezifische Wärmekapazität in J/(kg·K) zu erhalten — und sieh, warum Wasser einer Temperaturänderung so stark widersteht.
Ein Wert, drei Eingaben
Gib die Wärmeenergie in Joule, die Masse in Kilogramm und die Temperaturänderung in Kelvin ein, und der Rechner liefert die spezifische Wärmekapazität in J/(kg·K).
SI-Einheiten verwenden
Joule für die Energie, Kilogramm für die Masse und Kelvin für die Temperaturänderung ergeben eine spezifische Wärmekapazität in J/(kg·K). Eine Änderung von 1 K entspricht einer Änderung von 1 °C.
Was ist die spezifische Wärmekapazität?
Energie pro Kilogramm pro Grad
Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel Wärmeenergie ein Material pro Grad Temperaturänderung speichert. Sie ist die Energie in Joule, die nötig ist, um ein Kilogramm eines Stoffes um ein Kelvin zu erwärmen. Sie ist der Grund, warum Wasser langsam warm und langsam kalt wird, warum Metallpfannen fast sofort heiß werden und wie man Heizungen und Kühler auslegt. Gib die zugeführte Wärme, die Masse und die Temperaturänderung ein, und der Rechner liefert den Wert in Joule pro Kilogramm pro Kelvin.
Teile die Wärmeenergie durch die Masse mal die Temperaturänderung, um die spezifische Wärmekapazität in J/(kg·K) zu erhalten.
Die spezifische Wärmekapazität ist die zugeführte Wärmeenergie geteilt durch die Masse multipliziert mit der Temperaturänderung.
c = Q ÷ (m × ΔT)Dabei ist Q die Wärmeenergie in Joule, m die Masse in Kilogramm und ΔT die Temperaturänderung in Kelvin. Das Ergebnis ist die Energie, die jedes Kilogramm pro Grad benötigt. Ein hoher Wert bedeutet, dass das Material viel Wärme für einen kleinen Temperaturanstieg aufnimmt; ein niedriger Wert bedeutet, dass es schnell warm wird. Wasser liegt bei etwa 4184 J/(kg·K), während Metalle wie Aluminium (etwa 900) und Kupfer (etwa 385) weit darunter liegen.
Angenommen, du fügst 1 kg Wasser 4184 J Wärme zu und seine Temperatur steigt um 1 K.
Masse mal Temperaturänderung
1 × 1 = 1 — der Nenner, Masse mal Temperaturänderung.
Wärmeenergie durch dieses Produkt teilen
4184 ÷ 1 = 4184 — die Wärmeenergie verteilt auf Masse und Grad.
Spezifische Wärmekapazität ablesen
c = 4184 J/(kg·K) — die spezifische Wärmekapazität von Wasser, eine der höchsten aller gängigen Stoffe.
Die Formel ist exakt, doch ein paar praktische Punkte solltest du im Blick behalten.
Konstante Wärmekapazität und einheitliche Einheiten
Dieser Rechner nimmt an, dass die spezifische Wärmekapazität über den Temperaturbereich konstant bleibt und kein Phasenübergang (Schmelzen oder Sieden) auftritt, bei dem sich der Wert verschiebt oder Wärme in die Zustandsänderung statt in die Temperatur fließt. Halte deine Einheiten durchgängig gleich — Joule, Kilogramm und Kelvin —, sonst stimmt das Ergebnis nicht. Eine Temperaturänderung in Kelvin entspricht derselben Änderung in Grad Celsius, du kannst also beide eingeben, aber niemals eine Änderung in Grad Fahrenheit.