Specyficzna pojemność cieplna a pojemność cieplna
Pojemność cieplna i pojemność cieplna właściwa to dwa bardzo ważne pojęcia z zakresu termodynamiki. Pojęcia te odgrywają istotną rolę w większości zastosowań termodynamiki. W tym artykule zostaną przedstawione różnice i podobieństwa między tymi dwoma pojęciami.
Co to 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 podwyższenia temperatury substancji o określoną temperaturę. W układzie jednostek SI pojemność cieplną definiuje się jako ilość ciepła potrzebną do podwyższenia 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, wykorzystując zmianę temperatury obiektu.
Pojemność cieplną atmosfery ziemskiej jest uważana za nieskończoną w odniesieniu do wymiany ciepła w warunkach laboratoryjnych. Dlatego w takich procesach środowisko jest uważane za nieskończony radiator. Jednak przy dużym procesie wytwarzania ciepła, takim jak ciepło pochodzące ze słońca, atmosfery ziemskiej nie można uważać za nieskończony radiator. W przypadku procesów z udziałem gazów istnieją specjalnie zdefiniowane dwa rodzaje pojemności cieplnych. Pierwsza to stała objętościowa pojemność cieplna, a jest to pojemność cieplna mierzona, gdy proces odbywa się w stałej objętości. Ponieważ żadne rozszerzenie nie jest możliwe, gaz nie może wykonywać żadnych prac na zewnątrz. Dlatego całkowity pobór energii powoduje wzrost temperatury. Drugi typ to pojemność cieplna przy stałym ciśnieniu. W takim przypadku gaz może działać na środowisko. Ponieważ ekspansja oznacza wykonanie pracy, całkowite dostarczone ciepło nie podniesie temperatury.
Co to jest właściwa pojemność cieplna?
Ciepło właściwe definiuje się jako ilość energii cieplnej potrzebnej do podniesienia temperatury przedmiotu o masie 1 kg o 1 kelvina. Jednostkami pojemności cieplnej właściwej są dżule na kelwin na kilogram. Ciepło właściwe czystej substancji jest stałą. Jeśli znany jest skład przedmiotu, pojemność cieplną właściwą można łatwo obliczyć, dodając pojemności cieplne pewnych substancji pomnożone przez odpowiednią proporcję. Specyficzna pojemność cieplna przedmiotu jest niezależna od masy obiektu. Można go również przyjąć jako pojemność cieplną obiektu podzieloną przez jego masę.
Jaka jest różnica między właściwą pojemnością cieplną a pojemnością cieplną?
• Ciepło właściwe jest właściwością materiału, natomiast pojemność cieplna jest właściwością obiektu.
• Ciepło właściwe czystej substancji jest stałe, ale pojemność cieplna każdej substancji zależy od masy próbki.
• Ciepło właściwe jest niezależne od masy, natomiast pojemność cieplna jest zależna.
