Zelfs bij het eten van een eenvoudige bitterbal kun je er door een verbrande tong achter komen dat er in de vulling een grote hoeveelheid warmte ligt opgeslagen, terwijl de krokante korst een stuk koeler aanvoelt. Zelfs al heeft zo’n bitterbal in z’n geheel dezelfde warmtebehandeling ondergaan in het vet of de oven is er meer warmte in de vulling gaan zitten dan in de buitenkant. Een pijnlijke – en wellicht herkenbare – manier om er achter te komen dat verschillende materialen blijkbaar verschillende hoeveelheden warmte kunnen opslaan – en afgeven …

Warmtecapaciteit
Als je warmte aan een (vast) materiaal toevoegt, bijvoorbeeld in een oven, dan neemt het materiaal de warmte van de oven over en gaan de atomen van het (vaste) materiaal steeds harder op hun plaats trillen, wat zich uit in een hogere temperatuur. De absolute hoeveelheid materiaal is hier van belang: 2 kilogram materiaal kan twee keer zoveel warmte opnemen als 1 kilogram van hetzelfde materiaal. Maar ook reageren verschillende materialen op een verschillende manier op deze warmtetoevoer. Als je dezelfde hoeveelheid warmte aan verschillende materialen toevoert, dan zie je wel steeds de temperatuur van deze materialen stijgen, maar per materiaal in een verschillende mate. De specifieke warmtecapaciteit – ook wel soortelijke warmte genoemd – is een materiaaleigenschap die aangeeft hoeveel warmte je aan 1 kilogram moet toevoegen om het materiaal 1 graad Celsius in temperatuur te laten stijgen. Het woord ‘specifiek’ slaat hier op de kilogram materiaal waarop de warmtecapaciteit betrekking heeft. Dat deze specifieke warmtecapaciteit materiaalafhankelijk is, heeft niet zozeer te maken met het verschil tussen de soorten atomen, maar wel met de hoeveelheid atomen. Zo bevat 1 kilogram van het ‘lichtmetaal’ magnesium ruim 8,5 keer zoveel atomen als 1 kilogram van het ‘loodzware’ lood. Ter vergelijking: de specifieke warmtecapaciteit van magnesium is 1023 en van lood 129 J/kg.C bij kamertemperatuur. Bij dezelfde temperatuur kan 1 kilogram magnesium dus bijna 8 maal zoveel warmte vasthouden als 1 kilogram lood. Maar deze factor 8 in beide gevallen is uiteraard niet toevallig. Zware metalen – dus met een grote dichtheid – hebben een lagere specifieke warmtecapaciteit dan lichtere metalen. Omdat zware atomen gepaard gaan met een lage specifieke warmtecapaciteit kun je wel aanvoelen dat genormeerd op het aantal deeltjes – dus uitgedrukt per atoom of per mol atomen – de warmtecapaciteit een constante waarde heeft. En inderdaad, bij en boven kamertemperatuur hebben veel vaste stoffen een constante specifieke warmtecapaciteit van ongeveer 25 joule opgenomen warmte-energie per mol atomen per graad Celsius temperatuurstijging.

Als je een zuiver metaal vergelijkt met een legering hiervan, dan verschillen hun specifieke warmtecapaciteiten niet veel. Immers, de specifieke warmtecapacteit hangt af van de hoeveelheid atomen per kilogram metaal, en die hoeveelheid zal niet sterk veranderen bij toevoeging van enkele procenten ‘vreemde’ metalen of andere atomen. Daarentegen verandert de warmtegeleiding van een zuiver metaal wel sterk als je er een legering van maakt. Metalen zijn goede warmtegeleiders als ze een regelmatig rooster hebben, en elke verstoring van dit rooster – hier vanwege de inbouw van vreemde atomen – vermindert de (warmte)geleiding.