Zoals bovenstaand reeds vermeldt, is het niet alleen belangrijk dat de bodemlaag waarin hoogradioactief materiaal opgeslagen wordt de geproduceerde warmte efficiënt kan afvoeren (flux). Ook de mogelijkheid om warmte op te slaan is van cruciaal belang, dit is de warmtecapaciteit van de bodemlaag.
In de thermodynamica is de warmtecapaciteit van een voorwerp het vermogen van dat voorwerp om energie in de vorm van warmte op te slaan. Als een voorwerp verwarmd wordt dan zal daardoor meestal de interne energie en dus ook de temperatuur stijgen. De hoeveelheid interne energie die opgeslagen wordt bij verwarming is verschillend voor elke stof.
De warmtecapaciteit “C” van een voorwerp geeft weer hoeveel warmte je moet toevoegen aan een voorwerp om de temperatuur met 1 K of 1 °C te laten stijgen. Om volledig correct te zijn moeten we vermelden dat de warmtecapaciteit ook afhankelijk is van de temperatuur, de druk en het volume. Als we de warmteconstante bepalen moeten we dat dan ook doen onder
Naast de warmtecapaciteit vermelden we ook de “soortelijke Warmte” met symbool “c”. De Soortelijke warmte is een grootheid die aangeeft hoeveel warmte-energie er nodig is om 1 kg van een stof 1 K of 1 °C in temperatuur te laten stijgen”. Het symbool van soortelijke warmte is c (kleine letter om het te onderscheiden van warmtecapaciteit).
Belangrijk is dat de soortelijke warmte een materiaaleigenschap is en deze verschilt dus van stof tot stof.
Zo is de soortelijke warmte van water een goed gekende waarde: c=4,18.103 J.kg-1.K-1
en daarmee kan eenvoudig de warmtecapaciteit van 100g H2O berekend worden: “C= c*M” = 0.1kg*4,18.103 J.kg-1.K-1 = 4,18.102 J.kg-1.K-1
Om de warmtecapaciteit van een voorwerp te meten gebruiken we een calorimeter. Voor mijn proef heb ik een zeer goed isolerende vacuüm thermosfles gebruikt. Het onderliggende principe hierbij is dat er in een gesloten systeem behoud aan energie is. Indien je een warm voorwerp onderdompelt in kouder water, dan zal de warmte afgestaan door het voorwerp gelijk zijn aan de warmte opgenomen door het water. Dit wil zeggen dat:
Qklei = mklei.cklei. ?T (warmte in J)
Mklei (massa in kg)
cklei soortelijke warmte in J.kg-1.oC-1 of J.kg-1.K-1 ( experimenteel te berekenen)
?T verandering temperatuur in oC of K (bij ?T maakt het gebruik van oC of K niet uit)
Gelijk moet zijn aan
Qwater = mwater.cwater. ?T (warmte in J)
Mwater (massa in kg)
cwater = 4,18.103 J.kg-1.K-1 (dit is een goed gekende waarde)
?T verandering temperatuur in oC of K (bij ?T maakt oC of K niet uit)
Experiment: Calorimetrische berekening: Berekening van de warmtecapaciteit van klei. Ik heb deze proef driemaal uitgevoerd. Tweemaal met vochtige natuurlijke klei en eenmaal met droge klei. De warmtecapaciteit van droge klei is in de literatuur terug te vinden. Ik heb dan ook gekozen om een experiment uit te voeren met droge klei om mijn resultaat te kunnen vergelijken met de waarde uit de literatuur.
