Soortelijke warmte (s) is een bepaald type warmtecapaciteit. Soortelijke warmte is de thermodynamische eigenschap, die de hoeveelheid warmte aangeeft die nodig is om één massa-eenheid van een stof één graad in temperatuur te laten stijgen. Er zijn verschillende waarden voor de soortelijke warmte van stoffen, afhankelijk van de mate waarin zij warmte absorberen. De term warmtecapaciteit kan misleidend zijn aangezien warmte q de term is die wordt gegeven aan de toevoeging of verwijdering van energie, over een barrière heen aan een stof of systeem, als gevolg van respectievelijk het verhogen of verlagen van de temperatuur. Temperatuurveranderingen zijn eigenlijk veranderingen in energie. Daarom zijn specifieke warmte en andere vormen van warmtecapaciteit nauwkeuriger maatstaven van het vermogen van een stof om energie te absorberen naarmate de temperatuur van de stof stijgt.
Soortelijke warmte
Eenheden
Eenheden zijn zeer belangrijk voor het uitdrukken van elke thermodynamische eigenschap; hetzelfde geldt voor specifieke warmte. Energie in de vorm van warmte wordt uitgedrukt in Joules (J) of kilojoules (kJ), de meest gebruikelijke eenheden die met energie worden geassocieerd. Een eenheid van massa wordt gemeten in grammen of kilogrammen met betrekking tot de soortelijke warmte. Eén gram is de standaardvorm die wordt gebruikt in tabellen van specifieke warmtewaarden, maar verwijzingen waarbij één kilogram wordt gebruikt, komen soms voor. Eén graad temperatuur wordt gemeten op de schaal van Celsius of Kelvin, maar meestal Celsius. De meest gebruikte eenheden voor soortelijke warmte zijn dan J/(g-°C).
Factoren die specifieke warmte bepalen
Temperatuur en druk
Twee factoren die de soortelijke warmte van een materiaal veranderen zijn druk en temperatuur. De soortelijke warmte wordt bepaald bij een standaard, constante druk (gewoonlijk atmosferische druk) voor materialen en wordt gewoonlijk gerapporteerd bij 25 °C (298,15 K). Een standaardtemperatuur wordt gebruikt omdat de soortelijke warmte temperatuurafhankelijk is en bij verschillende temperatuurwaarden kan veranderen. Soortelijke warmte wordt een intensieve eigenschap genoemd (en:Intensieve en extensieve eigenschappen intensieve eigenschap.) Zolang de temperatuur en druk bij de standaardreferentiewaarden liggen en er geen faseverandering optreedt, blijft de waarde voor de soortelijke warmte van een materiaal constant, ongeacht de massa van het aanwezige materiaal .
Energetische vrijheidsgraden
Een grote factor in de grootte van de soortelijke warmte van een materiaal ligt op moleculair niveau in de energetische en:Vrijheidsgraden (fysica en chemie) vrijheidsgraden waarover het materiaal beschikt in de fase (vast, vloeibaar of gas) waarin het zich bevindt. Energetische vrijheidsgraden zijn er in vier soorten: translatie, rotatie, trilling en elektronisch. Er is een minimale hoeveelheid energie nodig om elke vrijheidsgraad te bereiken. Daarom hangt de hoeveelheid energie die in een stof kan worden opgeslagen af van het type en het aantal van de energetische vrijheidsgraden die bij een gegeven temperatuur aan de stof bijdragen. Vloeistoffen hebben over het algemeen meer lage energiestanden en meer energetische vrijheidsgraden dan vaste stoffen en de meeste gassen. Deze bredere waaier van mogelijkheden binnen de vrijheidsgraden genereert typisch grotere soortelijke warmten voor vloeibare stoffen dan voor vaste stoffen of gassen. Deze trend kan worden gezien in de en:Warmtecapaciteit#Tabel van specifieke warmtecapaciteiten en door vloeibaar water te vergelijken met vast water (ijs), koper, tin, zuurstof, en grafiet.
Gebruik
Soortelijke warmte wordt gebruikt om de hoeveelheid geabsorbeerde warmte te berekenen wanneer energie wordt toegevoegd aan een materiaal of stof door een stijging van de temperatuur over een bepaald bereik. De berekening van de hoeveelheid warmte of energie die aan een materiaal wordt toegevoegd is een betrekkelijk eenvoudig proces, mits de begin- en de eindtemperatuur van het materiaal worden geregistreerd, de massa van het materiaal wordt gerapporteerd en de soortelijke warmte bekend is. De soortelijke warmte, de massa van het materiaal en de temperatuurschaal moeten alle in dezelfde eenheden zijn om de warmteberekening accuraat te kunnen uitvoeren.
De vergelijking voor het berekenen van warmte (q) is als volgt:
Q = s × m × ΔT
In de vergelijking is s de soortelijke warmte in (J/g-°C). m is de massa van de stof in grammen. ΔT is de verandering in temperatuur (°C) die in de stof wordt waargenomen. Het is gebruikelijk de begintemperatuur van het materiaal af te trekken van de eindtemperatuur na verwarming, zodat ΔT in de vergelijking TFinal-TInitial is. Door alle waarden in de vergelijking in te voeren en te vermenigvuldigen, worden de eenheden van massa en temperatuur geannuleerd, zodat de juiste eenheden van Joule voor warmte overblijven. Berekeningen zoals deze zijn nuttig in en:Calorimetrie calorimetrie