Wärmekapazität

ظرفیت گرمایی

ظرفیت گرمایی (c) نشان می‌دهد یک ماده تا چه اندازه می‌تواند گرما را در خود ذخیره کند. موادی با ظرفیت گرمایی بالا در زمستان مقدار زیادی انرژی حرارتی جذب می‌کنند و در تابستان نیز به‌عنوان عامل تعدیل‌کننده گرما عمل می‌نمایند.
ظرفیت گرمایی ویژه (cp) که با واحد kJ/(kgK) یا J/(kgK) بیان می‌شود، مقدار گرمای لازم برای افزایش دمای یک کیلوگرم از یک ماده به اندازه یک درجه کلوین را مشخص می‌کند. برای مثال، آب مایع دارای ظرفیت گرمایی بسیار بالایی است. مصالح ساختمانی سنگین مانند بتن یا سنگ آهک ظرفیت گرمایی بیشتری نسبت به سازه‌های سبک دارند، و فلزات اصولا ظرفیت گرمایی کمتری دارند.
مقایسه برخی مواد از نظر ظرفیت گرمایی ویژه:

  • آب: 4.2 kJ/(kgK)
  • چوب: 1.7 kJ/(kgK)
  • سنگ آهک: 1.0 kJ/(kgK)
  • بتن: 0.9 kJ/(kgK)
  • پشم معدنی: 0.8 kJ/(kgK)
  • فولاد: 0.5 kJ/(kgK)

ظرفیت موثر ذخیره‌سازی گرما (c_wirk) ویژگی یک مصالح ساختمانی است که می‌تواند گرمای محیط [Umgebungswärme] را جذب کرده، ذخیره کند و در هنگام کاهش دما دوباره به محیط بازگرداند. این ویژگی نقش مهمی در تنظیم دمای فضای داخلی و محافظت در برابر گرمای تابستان دارد. هرچه قابلیت ذخیره‌سازی گرما [Wärmespeicherfähigkeit] بیشتر باشد، عملکرد تابستانی ساختمان مؤثرتر خواهد بود.

ظرفیت موثر گرمایی با فرمول زیر محاسبه می‌شود:
c_wirk = c × ρ × d_wirk × A
که در آن:

  • c ظرفیت گرمایی ویژه
  • ρ چگالی حجمی [Rohdichte] ماده
  • d_wirk ضخامت موثر جز
  • A مساحت سطح جزء ساختمانی