Объёмная теплоёмкость характеризует способность данного объёма данного конкретного вещества увеличивать свою внутреннюю энергию при изменении температуры вещества (подразумевая отсутствие фазового перехода ). Равна отношению теплоёмкости данного образца вещества ${\displaystyle C}$ к его объему ${\displaystyle V}$ :

${\displaystyle c'=C/V}$

или иначе говоря, это теплоёмкость единицы объёма данного вещества . Подразумевается, что вещество однородно. Используется понятие объёмной теплоёмкости главным образом применительно к твёрдым телам и жидкостям, поскольку они имеют достаточно слабо изменяющуюся в зависимости от изменения внешних условий плотность. Для газа плотность очень сильно меняется в зависимости от температуры и давления, что означает, что даже вполне конкретный газ не имеет определённой объёмной теплоёмкости, то есть даже определённому газу определённое значение объёмной теплоёмкости можно приписать лишь при строго определённых давлении и температуре; на практике же вследствие этого понятие объёмной теплоёмкости применяется достаточно редко.

Объёмная теплоёмкость отличается от удельной теплоёмкости , которая характеризует способность единицы массы данного вещества увеличивать свою внутреннюю энергию при изменении температуры. Можно преобразовать удельную теплоёмкость в объёмную путём умножения удельной теплоёмкости на плотность вещества:

${\displaystyle c'=\rho c.}$

Дюлонг и Пти в 1818 году предсказали, что величина ρc должна быть постоянной для всех твёрдых веществ. В 1819 году они обнаружили, что наибольшим постоянством обладали теплоёмкости твёрдых тел, определяемые предполагаемым весом атомов вещества ( закон Дюлонга — Пти ). Это теплоёмкость, приходящаяся на единицу атомного веса , которая близка в тому, чтобы быть постоянной для твёрдых тел. Иными словами, теплоёмкость , приходящаяся на один атом, а значит, и приходящаяся на единицу количества вещества , примерно постоянна для твёрдых тел. Теплоёмкость «на объёмной основе» фактически изменяется от примерно 1,2 до 4,5 МДж /(м³·K). Это варьирование объёмной теплоёмкости определяется различиями в физических размерах атомов (если бы все атомы имели одинаковый размер, то два типа теплоёмкости ( молярная и объёмная) были бы эквивалентны). Для жидкостей объёмная теплоёмкость лежит в пределах от 1,3 до 1,9 МДж /(м³·K).

Для одноатомных газов (например, для аргона ) при комнатной температуре и постоянном объёме, объёмная теплоёмкость равна около 0,5 кДж/(м³K).

При более высоких значениях объёмной теплоёмкости системе требуется больше времени для достижения термодинамического равновесия .

С объёмной теплоёмкостью связано понятие тепловой инерции материала, которая может быть определена по формуле:

${\displaystyle I={\sqrt {k\rho c}},}$

где

k — теплопроводность ,

${\displaystyle \rho }$ — плотность материала,

c — удельная теплоёмкость материала

(произведение ${\displaystyle \rho c}$ представляет собой объёмную теплоёмкость).

Значения объёмной теплоёмкости некоторых веществ

Примечания

См. также

• Теплоёмкость
• Удельная теплоёмкость