Spezifische Wärme bezieht sich auf die Gesamtmenge an Wärmeenergie, die eine Einheit einer Substanz benötigt, um ihre Temperatur um 1 °C zu erhöhen.
Andererseits ist die Wärmeleitfähigkeit die Fähigkeit eines bestimmten Materials, Wärmeenergie durch es zu übertragen oder zu leiten.
Key Take Away
- Die spezifische Wärme misst die Fähigkeit eines Materials, Wärmeenergie zu speichern, während die Wärmeleitfähigkeit beschreibt, wie gut ein Material Wärme leitet.
- Eine Substanz mit hoher spezifischer Wärme kann mehr Wärme aufnehmen, ohne dass eine signifikante Temperaturänderung auftritt, während ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit Wärme schnell überträgt.
- Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Kombinationen von spezifischer Wärme und Wärmeleitfähigkeit, abhängig von Faktoren wie Isolierung, Wärmeaustausch und Temperaturstabilität.
Spezifische Wärme vs. Wärmeleitfähigkeit
Spezifische Wärme ist die Menge an Wärmeenergie, die erforderlich ist, um die Temperatur einer Masseneinheit einer Substanz um ein Grad Celsius oder Kelvin zu erhöhen. Die Wärmeleitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten, und ist ein Maß dafür, wie schnell Wärme von einem Punkt zum anderen durch ein Material dringen kann.
Spezifische Wärme wird in Kalorien oder Joule pro Gramm pro Grad Celsius gemessen. Gelegentlich ist die Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten eines Stoffes bei einer bestimmten Temperatur zu denen eines Referenzstoffes bei einer Referenztemperatur wird auch als spezifische Wärme bezeichnet. Die Formel zur Berechnung der spezifischen Wärme lautet:
c = ΔQmΔT
woher
c bezieht sich auf die spezifische Wärme eines Stoffes
ΔQ bezieht sich auf die Wärme, die der Stoff gewinnt oder verliert,
m bezieht sich auf die Masse der Substanz, und
ΔT bezieht sich auf die Temperaturänderung der Substanz.
Die Wärmeleitfähigkeit ist einer der drei Prozesse der Wärmeübertragung – Konvektion, Leitung, und Strahlung. Seine Einheit ist Watt pro Meter Kelvin. Die Wärmeleitfähigkeit hängt von einigen Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt und Dichte eines Materials ab.
K = (QL) / (AΔT)
woher
K bezieht sich auf die Wärmeleitfähigkeit (W/mK),
Q bezieht sich auf die Wärmemenge, die über ein Material übertragen wird (Joule/Sekunde oder Watt),
L bezieht sich auf den Abstand zwischen zwei isothermen Ebenen,
A bezieht sich auf die Fläche (Quadratmeter) und
ΔT bezieht sich auf die Temperaturdifferenz (Kelvin).
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | Spezifische Wärme | Wärmeleitfähigkeit |
|---|---|---|
| Definition | Spezifische Wärme bezieht sich auf die Gesamtmenge an Wärmeenergie, die von einer Einheit eines beliebigen Stoffes benötigt wird, um seine Temperatur um 1 °C zu erhöhen. | Die Wärmeleitfähigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit des gegebenen Materials, Wärmeenergie darüber zu übertragen. |
| Symbol | Spezifische Wärme wird als bezeichnet cp or s. | Die Wärmeleitfähigkeit wird mit bezeichnet K. |
| Einheit | Spezifische Wärme wird in Kalorien oder Joule pro Gramm pro Grad Celsius oder Kelvin (J/(kg K) oder J/(kg °C)) gemessen. | Die Einheit der Wärmeleitfähigkeit ist Watt pro Meter-Kelvin (W/(m⋅K)). |
| Formel | c = ΔQmΔT | K = (QL) / (AΔT) |
| Einflussfaktoren | Die spezifische Wärme hängt von der Art und der Phase eines Stoffes ab. | Die Wärmeleitfähigkeit hängt hauptsächlich von der Temperatur und der Wärmeübertragungsrichtung ab. |
| Experimentelle Werte für einige Verbindungen | Die spezifische Wärme von Wasser beträgt 4,186 Joule pro Kilogramm pro Grad Celsius, während die von Holz 1,700 Joule pro Kilogramm pro Grad Celsius beträgt. | Die Wärmeleitfähigkeit von Wasser bei 0°C beträgt 0.5610 W/(m·K), die von Holz 0.12–0.04 W/(m·K). |
| Anwendungen | In Kochgeschirr wie Wasserkochern und Bratpfannen werden Substanzen mit geringer spezifischer Wärmekapazität verwendet. | Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit werden in Kühlkörperanwendungen verwendet, während Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit als Wärmeisolatoren verwendet werden. |
Was ist spezifische Wärme?
Spezifische Wärme wird auch als bezeichnet Massenwärmekapazität. Es kann sich auch auf das Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten einer Substanz bei einer bestimmten Temperatur zu denen einer Referenzsubstanz bei einer Referenztemperatur beziehen.
Es wurde gezeigt, dass spezifische Wärmen von Stoffen die Berechnung der Atomgewichte von Verbindungen ermöglichen.
Spezifische Wärme Werte sind immer von der Phase und den Eigenschaften eines Stoffes abhängig und werden empirisch gemessen und stehen als Referenz zur Verfügung.
Substanzen mit geringer spezifischer Wärmekapazität werden in Kochgeschirr wie Wasserkochern, Töpfen, Bratpfannen usw. verwendet; Dies liegt daran, dass diese Substanzen bei Anwendung einer geringen Wärmemenge schnell erhitzt werden.
Spezifische Wärme wird auch bei der Konstruktion von Griffen (Herd- und Wasserkochergriffen), Isolatoren und Ofenabdeckungen verwendet; da auch nach hoher Hitzeeinwirkung nur eine geringe Temperaturänderung zu beobachten ist.
Was ist Wärmeleitfähigkeit?
Wärmeleitfähigkeit tritt durch molekulare Bewegung innerhalb einer gegebenen Substanz auf. Das heißt, Wärmeenergie wird aufgrund zufälliger Molekularbewegung transportiert.
Materialien wie Aluminium, Kupfer und Silber haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit.
Materialien wie Holz, Aluminiumoxid, Polyurethan und Polystyrol haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit.
Solche Materialien sind Wärmeisolatoren.
Die Wärmeleitfähigkeit einer Substanz ändert sich, wenn die Substanz von einer Phase in eine andere übergeht. Beispielsweise ändert sich die Wärmeleitfähigkeit von Eis, wenn es zu Wasser schmilzt.
Hauptunterschiede zwischen spezifischer Wärme und Wärmeleitfähigkeit
- Spezifische Wärme bezieht sich auf die in einem System gespeicherte Wärme, während sich Wärmeleitfähigkeit auf die Wärmeübertragung innerhalb eines Systems oder zwischen verschiedenen Systemen bezieht.
- Die Wärmeleitfähigkeit wird durch das Symbol „k“ ausgedrückt, kann aber auch mit „λ'Und'κ'. Spezifische Wärme wird als bezeichnet c or s.
- Die spezifische Wärme hängt von der Art und Phase eines untersuchten Materials ab, während die Wärmeleitfähigkeit von der Temperatur, dem Feuchtigkeitsgehalt und der Dichte eines Materials abhängt.
- Die spezifische Wärme wird anhand der Masse, der Temperaturänderung und der Wärmeaufnahme oder -abgabe eines Stoffes gemessen. Die Wärmeleitfähigkeit wird anhand des Temperaturunterschieds, der durch das Material übertragenen Wärmemenge, des Abstands zwischen den Ebenen und der Oberfläche gemessen.
- Spezifische Wärme ist die Fähigkeit einer Einheit einer Verbindung, eine bestimmte Menge an Wärmeenergie aufzunehmen. Die Wärmeleitfähigkeit ist das Potenzial eines Stoffes, Wärmeenergie zu übertragen.
- https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.4.2029
- https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3253100
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