Erityinen lämpökapasiteetti vs. lämpökapasiteetti
Lämpökapasiteetti ja ominaislämpökapasiteetti ovat kaksi erittäin tärkeää käsitettä termodynamiikan alalla. Näillä käsitteillä on tärkeä rooli useimmissa termodynamiikan sovelluksissa. Tässä artikkelissa esitellään näiden kahden käsitteen väliset erot ja yhtäläisyydet.
Mikä on lämpökapasiteetti?
Lämpökapasiteetti on erittäin tärkeä aineen ominaisuus. Lämpökapasiteetti on mitattavissa oleva lämpöominaisuus. Se määritellään lämpöenergian määräksi, joka tarvitaan nostamaan aineen lämpötilaa tietyllä lämpötilalla. SI-yksikköjärjestelmässä lämpökapasiteetti määritellään lämpömääräksi, joka tarvitaan nostamaan näytteen lämpötilaa 1 Kelvinillä. Lämpökapasiteetin yksiköt ovat joulea kelviniä kohti. Näytteen lämpökapasiteetti riippuu näytteessä olevista aineista, niiden sidosrakenteesta ja kunkin aineen massasta. Esineen lämpökapasiteetti on äärimmäisen tärkeä, koska sillä voidaan mitata kohteen absorboiman tai lähettämän lämmön määrää kohteen lämpötilan muutoksen avulla.
Maan ilmakehän lämpökapasiteettia pidetään äärettömänä suhteessa lämmönvaihtoon laboratorio-olosuhteissa. Siksi ympäristöä pidetään äärettömänä jäähdytyselementtinä tällaisissa prosesseissa. Suuren lämmöntuotantoprosessin, kuten auringosta tulevan lämmön, ansiosta maapallon ilmakehää ei kuitenkaan voida pitää äärettömänä lämpönieluna. Kaasuja sisältäville prosesseille on erityisesti määritelty kahdentyyppisiä lämpökapasiteettia. Ensimmäinen on vakiotilavuuden lämpökapasiteetti, ja tämä on lämpökapasiteetti, joka mitataan, kun prosessi suoritetaan vakiotilavuudessa. Koska laajeneminen ei ole mahdollista, kaasu ei voi tehdä mitään työtä ulkopuolelta. Siksi kokonaisenergian syöttö aiheuttaa lämpötilan nousun. Toinen tyyppi on vakiopaineinen lämpökapasiteetti. Tässä tapauksessa kaasu voi vaikuttaa ympäristöön. Koska laajeneminen tarkoittaa työn tekemistä, syötetty kokonaislämpö ei nosta lämpötilaa.
Mikä on ominaislämpökapasiteetti?
Ominaislämpökapasiteetti määritellään lämpöenergian määräksi, joka tarvitaan nostamaan 1 kilogramman esineen lämpötilaa 1 Kelvinillä. Ominaislämpökapasiteetin yksiköt ovat joulea kelviniä kohti kilogrammaa kohti. Puhtaan aineen ominaislämpökapasiteetti on vakio. Jos kohteen koostumus on tiedossa, ominaislämpökapasiteetti voidaan helposti laskea laskemalla yhteen tiettyjen aineiden lämpökapasiteetit kerrottuna vastaavalla osuudella. Esineen ominaislämpökapasiteetti on riippumaton kohteen massasta. Se voidaan myös ottaa kohteen lämpökapasiteetiksi jaettuna kohteen massalla.
Mitä eroa ominaislämpökapasiteetilla ja lämpökapasiteetilla on?
• Ominaislämpökapasiteetti on materiaalin ominaisuus, mutta lämpökapasiteetti on kohteen ominaisuus.
• Puhtaan aineen ominaislämpökapasiteetti on vakio, mutta minkä tahansa aineen lämpökapasiteetti riippuu näytteen massasta.
• Ominaislämpökapasiteetti on massasta riippumaton, kun taas lämpökapasiteetti on riippuvainen.
