L’apport d’énergie thermique (Q) nécessaire pour élever la température (T) d’une substance d’un degré Celsius (1°C) est défini comme sa capacité calorifique (C). Puisqu’il s’agit d’une propriété étendue, la valeur de C varie non seulement d’une substance à l’autre, mais aussi pour différentes quantités de la même substance. Pour ajuster cela, les capacités calorifiques peuvent être indiquées en termes d’incorporation de quantité ou de quantité. Si l’on fait référence à la capacité calorifique par mole de matériau, on parle de capacité calorifique molaire ; s’il s’agit plutôt de chauffer la capacité par gramme de matériau, il s’agit de la (des) capacité(s) thermique(s) spécifique(s) – ou plus simplement, de la « chaleur spécifique ». Ces termes sont de la plus grande valeur lorsqu’ils se réfèrent à des substances pures.
Les problèmes d’ingénierie fournissent souvent C comme donné, tandis que Q est inconnu. L’équation est Q=smΔT, où m est la masse en grammes et ΔT est l’élévation de température en degrés Celsius. La capacité calorifique peut être un paramètre clé pour une multitude de raisons. Pour illustrer, des matériaux de plus grandes capacités calorifiques sont parfois utilisés comme dissipateurs thermiques, car ils absorbent la chaleur comme une éponge. L’eau est remarquable à cet égard, car elle présente la plus grande valeur C connue parmi les substances courantes, ce qui la rend parfaitement adaptée à une utilisation comme liquide de refroidissement de radiateur.
En météorologie, la capacité thermique joue un rôle dans plusieurs phénomènes, notamment pourquoi le vent, le long de la côte, souffle dans une direction différente le jour que la nuit. La terre a une capacité calorifique inférieure à celle de l’eau, de sorte que la terre se réchauffe plus rapidement que la mer le jour, alors qu’elle se refroidit plus rapidement la nuit. L’air est plus frais au-dessus de l’océan le jour, mais au-dessus de la terre la nuit. L’air chaud est léger et s’élève, permettant à des brises plus fraîches et plus lourdes de le remplacer. Pendant la journée, ces brises soufflent de la terre à la mer, tandis que pendant la nuit, c’est l’inverse qui est vrai, ce qui influence aussi bien les oiseaux de rivage que les pilotes de planeur.
La capacité calorifique n’est pas destinée à prendre en compte les changements de phase, comme dans la fonte de la glace pour former de l’eau. Une considération distincte est accordée à ce phénomène – cette propriété est appelée chaleur de fusion. De même, la conversion de liquide en gaz est appelée chaleur de vaporisation. La glace a une chaleur de fusion exceptionnellement élevée, conférant une stabilité aux systèmes météorologiques de la terre et rendant la réfrigération domestique pratique. Curieusement, le gaz ammoniac, autrefois utilisé dans les systèmes de réfrigération industriels et domestiques, a une capacité calorifique et une chaleur de fusion encore plus élevées.