Kluczowa różnica między pojemnością cieplną a ciepłem właściwym polega na tym, że pojemność cieplna zależy od ilości substancji, podczas gdy pojemność cieplna właściwa jest od niej niezależna.
Kiedy ogrzewamy substancję, jej temperatura wzrasta, a gdy ją ochładzamy, jej temperatura spada. Ta różnica temperatur jest proporcjonalna do ilości dostarczonego ciepła. Pojemność cieplna i ciepło właściwe to dwie stałe proporcjonalności, które odnoszą się do zmiany temperatury i ilości ciepła.
Jaka jest pojemność cieplna?
W termodynamice całkowita energia systemu to energia wewnętrzna. Energia wewnętrzna określa całkowitą energię kinetyczną i potencjalną cząsteczek w układzie. Możemy zmienić energię wewnętrzną systemu, wykonując pracę w systemie lub podgrzewając go. Energia wewnętrzna substancji wzrasta, gdy zwiększamy jej temperaturę. Wielkość przyrostu zależy od warunków, w jakich odbywa się ogrzewanie. Tutaj potrzebujemy ciepła, aby podnieść temperaturę.
Pojemność cieplna (C) substancji to „ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury substancji o jeden stopień Celsjusza (lub jeden kelwin)”. Pojemność cieplna różni się w zależności od substancji. Ilość substancji jest wprost proporcjonalna do pojemności cieplnej. Oznacza to, że podwajając masę substancji, pojemność cieplna zostaje podwojona. Ciepło potrzebne do zwiększenia temperatury substancji z t1 do t2 można obliczyć za pomocą następującego równania.
q=C x ∆t
q=wymagane ciepło
∆t=t1-t2
Rysunek 01: Pojemność cieplna helu
Jednostką pojemności cieplnej jest JºC-1 lub JK-1. W termodynamice definiuje się dwa rodzaje pojemności cieplnych; pojemność cieplna przy stałym ciśnieniu i pojemność cieplna przy stałej objętości.
Co to jest ciepło właściwe?
Pojemność cieplna zależy od ilości substancji. Ciepło właściwe lub ciepło właściwe to pojemność cieplna niezależna od ilości substancji. Możemy to zdefiniować jako „ilość ciepła wymagana do podniesienia temperatury jednego grama substancji o jeden stopień Celsjusza (lub jeden Kelvin) przy stałym ciśnieniu”.
Jednostką ciepła właściwego jest Jg-1oC-1 Ciepło właściwe wody jest bardzo wysokie i wynosi 4.186 Jg-1oC-1 Oznacza to, że aby zwiększyć temperaturę 1 g wody o 1°C, potrzebujemy 4,186 J energii cieplnej. Ta wysoka wartość odpowiada za rolę wody w regulacji termicznej. Aby znaleźć ciepło potrzebne do zwiększenia temperatury określonej masy substancji od t1 do t2, można zastosować następujące równanie.
q=m x s x ∆t
q=wymagane ciepło
m=masa substancji
∆t=t1-t2
Jednak powyższe równanie nie ma zastosowania, jeśli reakcja obejmuje zmianę fazy; na przykład, gdy woda przechodzi w fazę gazową (w temperaturze wrzenia) lub gdy woda zamarza tworząc lód (w temperaturze topnienia). Dzieje się tak, ponieważ ciepło dodawane lub usuwane podczas zmiany fazy nie zmienia temperatury.
Jaka jest różnica między wydajnością cieplną a ciepłem właściwym?
Kluczowa różnica między pojemnością cieplną a ciepłem właściwym polega na tym, że pojemność cieplna zależy od ilości substancji, podczas gdy pojemność cieplna właściwa jest od niej niezależna. Ponadto, biorąc pod uwagę teorię, pojemność cieplna ilości ciepła potrzebnego do zmiany temperatury substancji o 1°C lub 1K, podczas gdy ciepło właściwe to ciepło potrzebne do zmiany 1g temperatury substancji o 1°C lub 1K.
Podsumowanie - pojemność cieplna a ciepło właściwe
Pojemność cieplna i ciepło właściwe są ważnymi terminami w termodynamice. Kluczowa różnica między pojemnością cieplną a ciepłem właściwym polega na tym, że pojemność cieplna jest zależna od ilości substancji, podczas gdy właściwa pojemność cieplna jest od niej niezależna.
