विशिष्ट ऊष्मा बनाम तापीय चालकता: अंतर और तुलना

विशिष्ट ऊष्मा से तात्पर्य किसी पदार्थ की एक इकाई द्वारा उसका तापमान 1°C बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की कुल मात्रा से है।

दूसरी ओर, तापीय चालकता किसी दिए गए पदार्थ की उसके माध्यम से ऊष्मा ऊर्जा को स्थानांतरित करने या संचालित करने की क्षमता है।

चाबी छीन लेना

1. विशिष्ट ऊष्मा किसी सामग्री की तापीय ऊर्जा को संग्रहित करने की क्षमता को मापती है, जबकि तापीय चालकता यह बताती है कि कोई सामग्री कितनी अच्छी तरह ऊष्मा का संचालन करती है।
2. उच्च विशिष्ट ऊष्मा वाला पदार्थ किसी महत्वपूर्ण तापमान परिवर्तन का अनुभव किए बिना अधिक ऊष्मा को अवशोषित कर सकता है, जबकि उच्च तापीय चालकता वाला पदार्थ तेजी से ऊष्मा स्थानांतरित करता है।
3. विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट ऊष्मा और तापीय चालकता के विभिन्न संयोजनों की आवश्यकता होती है, जो इन्सुलेशन, ताप विनिमय और तापमान स्थिरता जैसे कारकों पर निर्भर करता है।

विशिष्ट ऊष्मा बनाम तापीय चालकता

विशिष्ट ऊष्मा किसी पदार्थ के इकाई द्रव्यमान का तापमान एक डिग्री सेल्सियस या केल्विन तक बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा है। थर्मल कंडक्टिविटी किसी सामग्री की गर्मी का संचालन करने की क्षमता है और यह मापती है कि गर्मी कितनी तेजी से किसी सामग्री से एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक गुजर सकती है।

विशिष्ट ऊष्मा को कैलोरी या जूल प्रति ग्राम प्रति डिग्री सेल्सियस में मापा जाता है। कभी-कभी, अनुपात किसी विशेष तापमान पर किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता का संदर्भ तापमान पर किसी संदर्भ पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता को विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है। विशिष्ट ऊष्मा की गणना करने का सूत्र है:

c = ΔQmटी

जहां

c किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा को संदर्भित करता है

ΔQ पदार्थ द्वारा प्राप्त या नष्ट की गई ऊष्मा को संदर्भित करता है,

m पदार्थ के द्रव्यमान को संदर्भित करता है, और

ΔT पदार्थ के तापमान में परिवर्तन को संदर्भित करता है।

तापीय चालकता ऊष्मा स्थानांतरण की तीन प्रक्रियाओं में से एक है - संवहन, प्रवाहकत्त्व, और विकिरण। इसकी इकाई वाट प्रति मीटर केल्विन है। तापीय चालकता कुछ कारकों पर निर्भर करती है, जैसे तापमान, नमी की मात्रा और किसी सामग्री का घनत्व।

K = (QL) / (Aडीटी)

जहां

K तापीय चालकता (W/mK) को संदर्भित करता है,

Q किसी सामग्री में स्थानांतरित ऊष्मा की मात्रा को संदर्भित करता है (जूल/सेकंड या वाट),

L दो इज़ोटेर्मल विमानों के बीच की दूरी को संदर्भित करता है,

A सतह क्षेत्र (वर्ग मीटर) को संदर्भित करता है, और

ΔT तापमान अंतर (केल्विन) को संदर्भित करता है।

तुलना तालिका

तुलना के पैरामीटर	विशिष्ट ताप	ऊष्मीय चालकता
परिभाषा	विशिष्ट ऊष्मा ऊष्मा ऊर्जा की कुल मात्रा को संदर्भित करती है जो किसी भी पदार्थ की एक इकाई को अपना तापमान 1°C बढ़ाने के लिए आवश्यक होती है।	तापीय चालकता किसी दिए गए पदार्थ की ऊष्मा ऊर्जा को उसके पार स्थानांतरित करने की क्षमता को संदर्भित करती है।
आइकॉन	विशिष्ट ऊष्मा को इस प्रकार दर्शाया जाता है cp or s.	तापीय चालकता को निरूपित किया जाता है K.
इकाइयों	विशिष्ट ऊष्मा को कैलोरी या जूल प्रति ग्राम प्रति डिग्री सेल्सियस या केल्विन (जे/(किलो के) या जे/(किलो डिग्री सेल्सियस)) में मापा जाता है।	तापीय चालकता की इकाई वाट प्रति मीटर-केल्विन (W/(m⋅K)) है।
सूत्र	c = ΔQmटी	K = (QL) / (Aडीटी)
प्रभावित करने वाले साधन	विशिष्ट ऊष्मा किसी पदार्थ के प्रकार और चरण पर निर्भर करती है।	तापीय चालकता मुख्य रूप से तापमान और ताप स्थानांतरण दिशा पर निर्भर करती है।
कुछ यौगिकों के लिए प्रायोगिक मूल्य	पानी की विशिष्ट ऊष्मा 4,186 जूल प्रति किलोग्राम प्रति डिग्री सेल्सियस है जबकि लकड़ी की विशिष्ट ऊष्मा 1,700 जूल प्रति किलोग्राम प्रति डिग्री सेल्सियस है।	0°C पर पानी की तापीय चालकता 0.5610 W/(mK) है जबकि लकड़ी की तापीय चालकता 0.12–0.04 W/(mK) है।
अनुप्रयोगों	जिन पदार्थों की विशिष्ट ताप क्षमता कम होती है उनका उपयोग केतली और फ्राइंग पैन जैसे कुकवेयर में किया जाता है।	उच्च तापीय चालकता वाली सामग्रियों का उपयोग हीट सिंक अनुप्रयोगों में किया जाता है, जबकि कम तापीय चालकता वाली सामग्रियों का उपयोग थर्मल इंसुलेटर के रूप में किया जाता है।

विशिष्ट ऊष्मा क्या है?

विशिष्ट ऊष्मा को के नाम से भी जाना जाता है द्रव्यमान ताप क्षमता. यह किसी दिए गए तापमान पर किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमताओं और संदर्भ तापमान पर किसी संदर्भ पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमताओं के अनुपात को भी संदर्भित कर सकता है।

यह प्रदर्शित किया गया है कि पदार्थों की विशिष्ट ऊष्मा यौगिकों के परमाणु भार की गणना की अनुमति देती है।

विशिष्ट गर्मी मानों वे हमेशा किसी पदार्थ के चरण और गुणों पर निर्भर होते हैं, और उन्हें अनुभवजन्य रूप से मापा जाता है और संदर्भ के लिए उपलब्ध होता है।

जिन पदार्थों की विशिष्ट ताप क्षमता कम होती है उनका उपयोग कुकवेयर में किया जाता है जैसे केतली, बर्तन, फ्राइंग पैन, इत्यादि; यह इस तथ्य के कारण है कि जब थोड़ी मात्रा में गर्मी लगाई जाती है, तो ये पदार्थ जल्दी गर्म हो जाएंगे।

विशिष्ट ऊष्मा का उपयोग हैंडल (कुकर और केतली के हैंडल), इंसुलेटर और ओवन कवर के निर्माण में भी किया जाता है; क्योंकि अधिक गर्मी के संपर्क में आने के बाद भी तापमान में मामूली बदलाव ही देखा जाता है।

तापीय चालकता क्या है?

किसी दिए गए पदार्थ के भीतर आणविक हलचल से तापीय चालकता उत्पन्न होती है। अर्थात् यादृच्छिक आणविक गति के कारण ऊष्मा ऊर्जा का परिवहन होता है।

एल्यूमीनियम, तांबा और चांदी जैसी सामग्रियों में उच्च तापीय चालकता और अच्छी तापीय चालकता होती है।

लकड़ी, एल्यूमिना, पॉलीयुरेथेन और पॉलीस्टाइनिन जैसी सामग्रियों में कम तापीय चालकता होती है।

ऐसी सामग्रियां थर्मल इन्सुलेटर हैं।

किसी पदार्थ की तापीय चालकता तब भिन्न होती है जब पदार्थ एक चरण से दूसरे चरण में बदलता है। उदाहरण के लिए, जब बर्फ पानी में पिघलती है तो उसकी तापीय चालकता बदल जाती है।

विशिष्ट ऊष्मा और तापीय चालकता के बीच मुख्य अंतर

1. विशिष्ट ऊष्मा एक प्रणाली में बरकरार रखी गई गर्मी को संदर्भित करती है, जबकि तापीय चालकता एक प्रणाली के भीतर या विभिन्न प्रणालियों के बीच गर्मी हस्तांतरण को संदर्भित करती है।
2. तापीय चालकता को प्रतीक 'k' द्वारा व्यक्त किया जाता है, लेकिन इसे 'k' द्वारा भी दर्शाया जा सकता है।λ'और'κ'. विशिष्ट ऊष्मा को इस प्रकार दर्शाया जाता है c or s.
3. विशिष्ट ऊष्मा अध्ययन के तहत सामग्री के प्रकार और चरण पर निर्भर करती है, जबकि तापीय चालकता किसी सामग्री के तापमान, नमी की मात्रा और घनत्व पर निर्भर करती है।
4. विशिष्ट ऊष्मा को द्रव्यमान, तापमान में परिवर्तन और किसी पदार्थ द्वारा प्राप्त या खोई गई ऊष्मा का उपयोग करके मापा जाता है। तापीय चालकता को तापमान में अंतर, सामग्री के माध्यम से स्थानांतरित गर्मी की मात्रा, विमानों के बीच की दूरी और सतह क्षेत्र का उपयोग करके मापा जाता है।
5. विशिष्ट ऊष्मा किसी यौगिक की एक इकाई की एक विशेष मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा धारण करने की क्षमता है। तापीय चालकता किसी पदार्थ की ऊष्मा ऊर्जा को स्थानांतरित करने की क्षमता है।

संदर्भ

1. https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.4.2029
2. https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3253100

अंतिम अद्यतन: 11 जून, 2023