Wärmemenge

Sollte ein Mensch von einer Gondel ins Wasser fallen, so wäre das eine feuchte und kühle Überraschung. Im Winter wäre es sogar lebensgefährlich, weil dem Körper zu viel Wärme entzogen werden würde.
Neben der Temperatur ist die Wärmemenge ein weiterer wichtiger Begriff der Thermodynamik. Jeder Körper besitzt einen bestimmten Wärmeinhalt, der dem Produkt aus Temperatur und einer der Masse proportionalen Konstanten, der Wärmekapazität, gleichgesetzt wird. Dabei ist zu beobachten, dass es nur auf die Differenz des Wärmeinhaltes, also auf Wärmemengen, ankommt, der Absolutwert aber unbestimmt ist. Definitionsgemäß wird Wärme (Q) dann von einem System aufgenommen, wenn sich seine Temperatur erhöht, ohne dass ihm gleichzeitig Arbeit zugeführt wird. Der Zusammenhang zwischen aufgenommener Wärmemenge Q und der eingetretenen Temperaturerhöhung DT lautet somit: Q=C* DT, wobei C die Wärmekapazität des Systems ist. Die Wärmemenge ist eine Energieform und kann als solche auch in andere Energieformen umgewandelt werden. Die Einheit der Wärme ist daher auch Joule.
Die spezifische Wärme c eines Stoffes ist das Verhältnis seiner Wärmekapazität C zu seiner Masse m (c=C/m). Sie gibt an, welche Wärmemenge nötig ist, um 1 kg eines Stoffes um 1 Grad zu erwärmen. Sie ist von Stoff zu Stoff verschieden, temperaturabhängig und überdies eine Funktion der anderen Zustandsvariablen. Die alte Definition lautete:
Die Einheit der Wärmemenge ist diejenige Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1 g Wasser von 14,5°C auf 15,5°C zu erwärmen: 1 cal (Kalorie) = 4,187 J (Joule). Die alte Einheit Kalorie ist heute noch in der Ernährung gebräuchlich. Leider hat es sich umgangssprachlich eingebürgert, dass ein Mensch ca. 2.000 Kalorien am Tag braucht. Das ist falsch, es handelt sich um Kilokalorien!
Die Thermodynamik wird derzeit gleich im ersten Semester des Physikstudiums gebracht, da sie mathematisch nicht sehr aufwendig ist. Die spezifische Wärme eines Stoffes ist eine sehr wichtige Größe, aus ihr lassen sich viele Parameter von Festkörpern bestimmen.