Właściwa pojemność cieplna a pojemność cieplna
Pojemność cieplna i właściwa pojemność cieplna to dwa bardzo ważne pojęcia w dziedzinie termodynamiki. Koncepcje te odgrywają istotną rolę w większości zastosowań termodynamiki. W tym artykule przedstawimy różnice i podobieństwa między tymi dwoma koncepcjami.
Jaka jest pojemność cieplna?
Pojemność cieplna jest niezwykle ważną cechą materii. Pojemność cieplna jest mierzalną właściwością cieplną. Definiuje się ją jako ilość energii cieplnej potrzebnej do podniesienia temperatury substancji o daną temperaturę. W układzie jednostek SI pojemność cieplna jest definiowana jako ilość ciepła wymagana do zwiększenia temperatury próbki o 1 kelwin. Jednostkami pojemności cieplnej są dżule na kelwin. Pojemność cieplna próbki zależy od substancji w próbce, ich struktury wiązania oraz masy każdej substancji. Pojemność cieplna obiektu jest niezwykle ważna, ponieważ można ją wykorzystać do pomiaru ilości ciepła pochłoniętego lub wyemitowanego przez obiekt na podstawie zmiany temperatury obiektu.
Pojemność cieplna atmosfery ziemskiej jest uważana za nieskończoność w odniesieniu do wymiany ciepła w warunkach laboratoryjnych. Dlatego środowisko jest uważane za nieskończony radiator w takich procesach. Jednak przy dużym procesie wytwarzania ciepła, takim jak ciepło pochodzące ze słońca, ziemska atmosfera nie może być uważana za nieskończony radiator. W przypadku procesów wykorzystujących gazy są specjalnie zdefiniowane dwa rodzaje pojemności cieplnej. Pierwsza to pojemność cieplna o stałej objętości, a jest to pojemność cieplna mierzona, gdy proces odbywa się w stałej objętości. Ponieważ nie jest możliwa ekspansja, gaz nie może wykonać żadnej pracy na zewnątrz. Dlatego całkowity wkład energii powoduje wzrost temperatury. Drugi typ to pojemność cieplna przy stałym ciśnieniu. W takim przypadku gaz może działać na środowisko. Ponieważ rozprężanie oznacza wykonywanie pracy, całkowite dostarczone ciepło nie podniesie temperatury.
Jaka jest właściwa pojemność cieplna?
Właściwa pojemność cieplna jest definiowana jako ilość energii cieplnej wymagana do podniesienia temperatury obiektu o masie 1 kilograma o 1 kelwin. Jednostki pojemności cieplnej właściwej to dżul na kelwin na kilogram. Właściwa pojemność cieplna czystej substancji jest stała. Jeśli znany jest skład obiektu, ciepło właściwe można łatwo obliczyć, sumując pojemności cieplne niektórych substancji pomnożone przez odpowiednią proporcję. Ciepło właściwe obiektu jest niezależne od masy obiektu. Można ją również przyjąć jako pojemność cieplną obiektu podzieloną przez masę obiektu.
Jaka jest różnica między właściwą wydajnością cieplną a wydajnością cieplną?
• Ciepło właściwe jest właściwością materiału, ale pojemność cieplna jest właściwością obiektu.
• Ciepło właściwe czystej substancji jest stałe, ale pojemność cieplna dowolnej substancji zależy od masy próbki.
• Właściwa pojemność cieplna jest niezależna od masy, natomiast pojemność cieplna jest zależna.
