**קיבול חום** הוא תכונה פיזיקלית אשר מוגדרת ככמות החום הנדרשת על מנת להעלות את הטמפרטורה של גוף נתון במידה ידועה, ומסומן בדרך כלל באות {\displaystyle \ C}. ביחידות SI, נמדד קיבול החום בג'ול לקלווין.

באופן כללי, קיימים שני סוגי קיבולי חום שימושים: קיבול חום עבור מערכת ב**נפח קבוע**, המסומן לרוב ב-{\displaystyle C\_{V}}, וקיבול חום עבור מערכת ב**לחץ קבוע**, המסומן לרוב ב-{\displaystyle C\_{P}}. ההבדל בין השניים נובע מכך שכאשר מנסים לחמם גוף בלחץ קבוע, חלק מהאנרגיה תלך להתפשטות החומר במקום העלאת הטמפרטורה, מה שגורם לכך שצריך יותר חום כדי להגיע לאותה טמפרטורה לעומת המקרה שלא נותנים לחומר להתפשט (כלומר להשאיר את המערכת בנפח קבוע).

במוצק ובנוזל אין הבדל בין קיבול חום בנפח קבוע לקיבול חום בלחץ קבוע, אך בגזים מאפיינים בין שני הסוגים האלה כתוצאה מהתפשטות אטומי הגזים בטמפרטורות גבוהות.

תכונות
------

ההגדרה של קיבול חום היא:

{\displaystyle \ C\_{x}=\left.{\frac {\partial Q}{\partial T}}\right|\_{x}} כאן:
* Q - החום במערכת
* T - הטמפרטורה
* x - מייצג פרמטר שנשאר קבוע (V - נפח קבוע, P - לחץ קבוע וכדומה)

אפשר להראות קשרים בין קיבול החום לגדלים תרמודינמיים אחרים במערכת, לדוגמה:

{\displaystyle \ C\_{V}=\left.{\frac {\partial U}{\partial T}}\right|\_{V}=\left.T{\frac {\partial S}{\partial T}}\right|\_{V}}
כאשר U היא האנרגיה הפנימית של החומר ו־S האנטרופיה. כמו כן
{\displaystyle \ C\_{P}=\left.{\frac {\partial H}{\partial T}}\right|\_{P}} כאשר H היא האנתלפיה.

יחס קיבול החום
--------------

היחס בין שני קיבולי החום האלו נקרא האינדקס האדיאבטי: {\displaystyle \kappa ={\frac {C\_{p}}{C\_{V}}}={\frac {C\_{mol,p}}{C\_{mol,p}}}}, וקשר ליניארי ביניהם מתואר על ידי נוסחת מאייר.

עם {\displaystyle \kappa } ידוע מחשבים את קיבול החום לגז אדיאלי לפי הקשר:

{\displaystyle C\_{mol,p}-C\_{mol,V}=R}
ומוצאים את קיבול חום ביחס קבוע לפי:

{\displaystyle \kappa ={\frac {C\_{p}}{C\_{V}}}\quad \Rightarrow \quad C\_{V}={\frac {C\_{p}}{\kappa }}\quad \Rightarrow \quad R=C\_{p}-C\_{V}=C\_{p}-{\frac {C\_{p}}{\kappa }}=C\_{p}\left(1-{\frac {1}{\kappa }}\right)\quad \Rightarrow \quad C\_{p}={\frac {\kappa \,R}{\kappa -1}}}
כאשר R הוא קבוע הגזים.

קיבול חום סגולי
---------------

קיבול חום של גוף הוא כמות החום הדרושה כדי להעלות את הגוף במעלת צלזיוס אחת.
קיבול החום הוא תכונה אקסטנסיבית והוא גדל עם מסת הגוף. כך לדוגמה, לדלי מים יש קיבול חום גדול יותר מאשר לכוס מים. על ידי חלוקת קיבול החום במסת הגוף מקבלים את **קיבול החום הסגולי**, המתאר את כמות החום {\displaystyle \ \Delta Q} שיש להשקיע ביחידת מסה של אותו חומר על מנת להעלות את הטמפרטורה שלה במעלה אחת. היחידות של קיבול חום סגולי הן ג'ול לקילוגרם לקלווין (או למעלות צלזיוס). באופן כללי, אם נתונים מסה כלשהי {\displaystyle \ m} ושינוי טמפרטורה כלשהו {\displaystyle \ \Delta T}, הרי {\displaystyle \ c={\frac {\Delta Q}{m\Delta T}}}. (באופן אנלוגי לחלוטין אם במקום המסה m נתון מספר המולים n, הרי שאז {\displaystyle \ c={\frac {\Delta Q}{n\Delta T}}})

שימו לב: {\displaystyle \ C=mc}. כלומר, קיבול החום שווה למסה כפול קיבול החום הסגולי.

קיבול חום סגולי של חומרים שונים בטמפרטורת החדר ובלחץ אטמוספירי
* קיבול החום הסגולי של מים הוא כ־4,186 ג'ול לקילוגרם למעלת צלזיוס (או בדיוק קלוריה לגרם לפי הגדרתה).
* קיבול החום הסגולי של אלומיניום הוא 880 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של ברזל הוא 460 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של זהב הוא 100 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של קרח הוא 2,100 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של נחושת הוא 385 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של אלכוהול הוא 2,400 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של זכוכית הוא 830 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של חלב הוא 3,900 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של שמן מנוע הוא 2,050 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של שמן תינוקות הוא 2,140 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של שמן סויה הוא 2,350 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של שמן חמניות הוא 2,600 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של שמן תירס הוא 2,820 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.
* קיבול החום הסגולי של בדיל הוא 227 ג'ול לקילוגרם למעלת קלווין.

קיבול חום למוצק
---------------

חוק דולון-פטי מתקיים למוצקים בטמפרטורות גבוהות שנותן קיבול חום מולי קבוע שערכו {\displaystyle C\_{\mathrm {mol} }=3R\approx 25\mathrm {J/(mol\cdot K)} } למוצק כאשר R הוא קבוע הגזים.

לפי מודל דביי למוצק מקבלים קיבול חום בעזרת טמפרטורת דביי {\displaystyle \Theta \_{\mathrm {D} }}

{\displaystyle c\_{V}(T)=9R\cdot \left({\frac {T}{\Theta \_{\mathrm {D} }}}\right)^{3}\int \_{0}^{\frac {\Theta \_{D}}{T}}{\frac {x^{4}\cdot \mathrm {e} ^{x}}{\left(\mathrm {e} ^{x}-1\right)^{2}}}\mathrm {d} x}
מודל דביי מדויק יותר ממודל איינשטיין בטמפרטורות נמוכות כי הוא מתייחס לעובדה שאטומים יכולים לעשות הזזה בתדירויות שונות.

קיבול חום בגז אידיאלי
---------------------

בגז אידיאלי מתקיים הקשר בין קיבול החום בלחץ קבוע לקיבול חום בנפח קבוע:

{\displaystyle \,C\_{p}=C\_{V}+N\,k\_{B}=C\_{V}+n\,R}
כאשר :

{\displaystyle N} מספר המלוקולות,
{\displaystyle k\_{B}} קבוע בולצמן,
{\displaystyle n} מספר מולים ،
{\displaystyle R=N\_{A}\,k\_{B}} קבוע הגזים.
לכל 1 מול מתקיים הקשר:

{\displaystyle \,C\_{mol,p}=C\_{mol,V}+R}.
ומתקיים:

{\displaystyle C\_{v}=T({\frac {\partial S}{\partial T}})\_{V,N}={\frac {3}{2}}Nk}

{\displaystyle C\_{P}=T({\frac {\partial S}{\partial T}})\_{P,N}={\frac {5}{2}}Nk}

קישורים חיצוניים
----------------

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא **קיבול חום** בוויקישיתוף
* קיבול חום, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

| תרמודינמיקה |
| --- |
| חוקי יסוד | חוקי שימור (החומר, האנרגיה) • חוקי התרמודינמיקה: אפס, ראשון, שני (ראו גם: תנועה נצחית, השד של מקסוול), שלישי |
| קבועים | קבוע הגזים • קבוע בולצמן • קבוע אבוגדרו • קבוע פלאנק |
| משתנים | אינטנסיבים (טמפרטורה, לחץ, פוטנציאל כימי) • אקסטנסיבים (אנטרופיה, נפח, מספר חלקיקים) • משוואת מצב |
| יחידות מידה | טמפרטורה (צלזיוס, קלווין, יח' אחרות) • נפח (ליטר, מטר מעוקב) • לחץ (בר, אטמוספירה, פסקל) • מספר חלקיקים (מול) • אנרגיה (ג'אול, קלוריה) |
| אפיון | הפיכות • שינוי האנתלפיה (תהליך אקסותרמי, תהליך אנדותרמי) • שינוי באנרגיה (תהליך ספונטני, תהליך מאולץ) • תהליך (איזוברי, איזותרמי, איזוכורי, אדיאבטי, איזנטרופי, איזואנתלפי) |
| פוטנציאלים תרמודינמיים | אנרגיה פנימית • אנתלפיה • האנרגיה החופשית של הלמהולץ • האנרגיה החופשית של גיבס |
| מצבי צבירה ומעברי פאזות | מצבי צבירה (מוצק, נוזל, גז) • מעברי פאזות (התכה, התאדות, המראה, התעבות, הקפאה) • נקודת התכה • נקודת רתיחה • נקודה משולשת • נקודה קריטית • דיאגרמת פאזות • משוואת קלאוזיוס-קלפרון • חוק הפאזות של גיבס |
| גזים | גז אידיאלי • גז ואן דר ואלס • התאוריה הקינטית של הגזים • לחץ חלקי • חוק ראול • מודל דלטון • חוק בויל-מריוט • חוק גה-ליסאק • חוק שארל• משוואת הגז האידיאלי |
| חום וטמפרטורה | האפס המוחלט • יח' מידה לטמפרטורה • שיווי משקל תרמודינמי • קיבול חום • יחס קיבולי החום • חום כמוס • חוק הס • קלורימטר • אפקט ג'ול-תומסון • הסעת חום • מוליכות חום • מעבר חום • קרינה תרמית • קשר מאייר • האינדקס האדיאבטי |
| מעגלי עבודה | מעגלים תרמודינמיים (קרנו, סטרלינג, ברייטון, אריקסון, רנקין, סטירלינג, דיזל, לנואר, אוטו, היגרוסקופי, סקודירי, סטודרד) • נצילות |
| יישומים | מכונות חום • מנועים • משאבות • משאבת חום • מחליף חום • מיזוג אוויר • מקרר • קירור תרמואלקטרי • תחנות כוח |
| מונחים נוספים | תאוריית הקלוריק • תנועה בראונית • פונקציית מצב • תרמודינמיקה סטטיסטית • קשרי מקסוול • תרמוכימיה |
| דמויות בולטות | דניאל ברנולי (1700–1782) • בנג'מין תומפסון (1753–1814) • סאדי קרנו (1796–1832) • אמיל קלפרון (1799–1874) • רוברט מאייר (1814–1878) • ג'יימס ג'ול (1818–1889) • ויליאם ג'ון מקורן רנקין (1820–1872) • הרמן פון הלמהולץ (1821–1894) • רודולף קלאוזיוס (1822–1888) • ויליאם תומסון (1824–1907) • ג'יימס קלרק מקסוול (1831–1879) • יוהנס דידריק ואן דר ואלס (1837–1923) • ג'וסיה וילארד גיבס (1839–1903) • לודוויג בולצמן (1844–1906) • מקס פלאנק (1858–1947) • פייר דוהם (1861–1916) • קונסטנטין קרתיאודורי (1873–1950) • לארס אונסגר (1903–1976) |

|  |  |
| --- | --- |
| בקרת זהויות עריכת הנתון בוויקינתונים | 
* GND: 4188854-6

 |