Värmemängd och specifik värmekapacitet

Värmemängden som behövs för att värma något beror på tre saker: vilket ämne det är, hur mycket det är, och hur mycket temperaturen ska ändras. Formeln är E = c·m·ΔT, där c är ämnets specifika värmekapacitet, m är massan i kilogram och ΔT är temperaturändringen — skillnaden mellan sluttemperatur och starttemperatur, inte sluttemperaturen själv.

Vatten har en ovanligt hög specifik värmekapacitet, 4,18 kJ/(kg·K), medan till exempel aluminium bara har 0,900 kJ/(kg·K). Det betyder att vatten kräver mycket mer energi för att värmas samma antal grader än en lika stor massa aluminium gör. Värmer du 0,5 kg vatten i en vattenkokare från 20 °C till 100 °C, en ändring på 80 K, går det åt E = 4,18 kJ/(kg·K) · 0,5 kg · 80 K ≈ 167 kJ. Med en vattenkokare på 2 kW tar det bara omkring 84 sekunder, om all energi går till vattnet.

Det vanligaste felet är att sätta in sluttemperaturen i stället för temperaturändringen. Värms något från 10 °C till 40 °C är ΔT = 30 K, inte 40. Ett annat fel är att glömma massan helt, så att bara c och ΔT multipliceras — resultatet blir då energin för ett enda kilogram, inte för hela massan. Se också till att c, m och svaret har enheter som stämmer ihop: är c i kJ/(kg·K) blir svaret i kJ, är c i J/(kg·K) blir svaret i J.

Värmemängd och temperatur är inte samma sak. Temperaturen beskriver hur snabbt partiklarna rör sig i genomsnitt, medan värmemängden är den totala energin som överförs. En stor mängd ljummet vatten kan innehålla mer termisk energi än en liten mängd hett vatten, just på grund av massan. Det är den här skillnaden, tillsammans med formeln E = c·m·ΔT, som ligger bakom allt från varför en kastrull blir varm snabbt till varför haven jämnar ut klimatet.