Toplinski kapacitet je količina topline koju tijelo treba primiti da bi mu se temperatura podigla za 1o. Tijela odnosno tvari s malim toplinskim kapacitetom brzo se zagriju već kod kratkotrajnog izlaganja izvoru topline, dok one s relativno velikim toplinskim kapacitetom moramo dugo izložiti djelovanju nekog toplinskog izvora da bi mu se temperatura tek malo promijenila. To ćemo lako pokazati pokusom u kojem ćemo plamenu šibice podvrgnuti zrak i vodu.

Od pribora će nam trebati samo dva ili više balona i šibice odnosno upaljač. Dječji balon napuhat ćemo ustima tako da bude dobro zategnut. Zatim ćemo balonu prinijeti upaljenu šibicu ili upaljač. BOOM!!! Balon će istog časa puknuti uz jaki prasak. I to nije ništa neočekivano jer za tu pojavu većina zna iz iskustva. No u drugom dijelu pokusa pokazat ćemo da balon može podnijeti dugotrajno grijanje otvorenim plamenom, a to baš nije svakom poznato.

Sad ćemo drugi balon napuniti hladnom vodom iz slavine. On će se zbog težine vode izduljiti. Prinesemo li tako napunjenom balonu otvoreni plamen on neće puknuti, pa čak niti nakon dužeg grijanja. Da pokus bude dramatičniji za publiku, možemo balon zajedno s upaljenim plamenom držati iznad glave, a da smo pri tom posve sigurni da neće procuriti. Uostalom ako i procuri bit će zabavno.

Kako je to moguće?

Prvo toplinsko svojstvo koje razlikuje vodu i zrak u opisanom pokusu je toplinski kapacitet koji za vodu iznosi c=4187 J×kg-1×K-1, dok je kapacitet zrak četiri puta manji. Vodi zato možemo dugo dovoditi toplinu a da joj se temperatura tek malo povisi. Drugo važno svojstvo je toplinska vodljivost za vodu = 0,57 W×K-1×m-1, dok je za zrak vodljivost =0.025 W×K-1×m-1. Voda dakle ima oko 22 puta bolju toplinsku vodljivost. Iz navedenih je podataka očito da će isti plamen predati mnogo više topline balonu napunjenom vodom, jer će se zbog njenog kapaciteta i vodljivosti, temperatura tek neznatno podići. Dok s druge strane zrak u balonu niti prima toplinu (zbog malog kapaciteta), niti odvodi toplinu sa gumene opne. Zato toplinu plamena preuzme stijenka balona i on odmah pukne.
Autor: Hrvoje Mesić, Prirodoslovno matematički fakultet, Zagreb