Specifična toplina u odnosu na toplinsku vodljivost: razlika i usporedba

Specifična toplina odnosi se na ukupnu količinu toplinske energije koja je potrebna jednoj jedinici bilo koje tvari da poveća svoju temperaturu za 1°C.

S druge strane, toplinska vodljivost je sposobnost određenog materijala da prenosi ili provodi toplinsku energiju kroz sebe.

Ključni za poneti

1. Specifična toplina mjeri sposobnost materijala da pohranjuje toplinsku energiju, dok toplinska vodljivost opisuje koliko dobro materijal provodi toplinu.
2. Tvar s visokom specifičnom toplinom može apsorbirati više topline bez značajne promjene temperature, dok materijal s visokom toplinskom vodljivošću brzo prenosi toplinu.
3. Različite primjene zahtijevaju različite kombinacije specifične topline i toplinske vodljivosti, ovisno o čimbenicima poput izolacije, izmjene topline i stabilnosti temperature.

Specifična toplina u odnosu na toplinsku vodljivost

Specifična toplina je količina toplinske energije potrebna za povećanje temperature jedinice mase tvari za jedan stupanj Celzija ili Kelvina. Toplinska vodljivost je sposobnost materijala da provodi toplinu i mjera je koliko brzo toplina može proći kroz materijal od jedne točke do druge.

Specifična toplina se mjeri u kalorijama ili džulima po gramu po stupnju Celzija. Povremeno, omjer specifičnih toplinskih kapaciteta tvari na određenoj temperaturi u odnosu na one referentne tvari na referentnoj temperaturi također se naziva specifičnom toplinom. Formula za izračunavanje specifične topline je:

c = ΔQmΔT

gdje

c odnosi se na specifičnu toplinu tvari

ΔQ se odnosi na toplinu koju tvar dobiva ili gubi,

m odnosi se na masu tvari, i

ΔT se odnosi na promjenu temperature tvari.

Toplinska vodljivost je jedan od tri procesa prijenosa topline - konvekcija, kondukcija, i zračenje. Njegova jedinica je vat po metru Kelvin. Toplinska vodljivost ovisi o nekim čimbenicima, kao što su temperatura, sadržaj vlage i gustoća materijala.

K = (QL) / (AΔT)

gdje

K odnosi se na toplinsku vodljivost (W/mK),

Q odnosi se na količinu topline koja se prenosi kroz materijal (džuli/sekundi ili vati),

L odnosi se na udaljenost između dvije izotermne ravnine,

A odnosi se na površinu (kvadratni metri), i

ΔT se odnosi na temperaturnu razliku (Kelvin).

Tabela za usporedbu

Parametri usporedbe	Određena toplina	Toplinska vodljivost
Definicija	Specifična toplina odnosi se na ukupnu količinu toplinske energije koja je potrebna jednoj jedinici bilo koje tvari da poveća svoju temperaturu za 1°C.	Toplinska vodljivost odnosi se na sposobnost određenog materijala da prenosi toplinsku energiju preko sebe.
Simbol	Specifična toplina se označava kao cp or s.	Toplinska vodljivost se označava sa K.
Jedinice	Specifična toplina mjeri se u kalorijama ili džulima po gramu po stupnju Celzijusa ili Kelvina (J/(kg K) ili J/(kg °C)).	Jedinica za toplinsku vodljivost je vat po metru-kelvin (W/(m⋅K)).
Formula	c = ΔQmΔT	K = (QL) / (AΔT)
Utjecajni faktori	Specifična toplina ovisi o vrsti i fazi tvari.	Toplinska vodljivost prvenstveno ovisi o temperaturi i smjeru prijenosa topline.
Eksperimentalne vrijednosti za neke spojeve	Specifična toplina vode je 4,186 džula po kilogramu po stupnju Celzijusa, dok je specifična toplina drveta 1,700 džula po kilogramu po stupnju Celzijusa.	Toplinska vodljivost vode na 0°C iznosi 0.5610 W/(m K), dok je toplinska vodljivost drveta 0.12–0.04 W/(mK).
Aplikacije	Tvari koje imaju niske specifične toplinske kapacitete koriste se u posuđu za kuhanje kao što su kuhala za vodu i tave.	Materijali visoke toplinske vodljivosti koriste se u aplikacijama hladnjaka, dok se materijali niske toplinske vodljivosti koriste kao toplinski izolatori.

Što je specifična toplina?

Specifična toplina je također poznata kao masovni toplinski kapacitet. Također se može odnositi na omjer specifičnih toplinskih kapaciteta tvari na bilo kojoj danoj temperaturi i onih referentne tvari na referentnoj temperaturi.

Dokazano je da specifične topline tvari omogućuju izračunavanje atomskih težina spojeva.

Određena toplina vrijednosti uvijek ovise o fazi i svojstvima tvari, te se mjere empirijski i dostupni su za referencu.

Tvari koje imaju nizak specifični toplinski kapacitet koriste se u posuđu za kuhanje kao što su kuhala za vodu, lonci, tave i tako dalje; to je zbog činjenice da kada se primijeni mala količina topline, te će se tvari brzo zagrijati.

Specifična toplina koristi se u konstrukciji ručki (ručke kuhala i kuhala za vodu), izolatora, a također i poklopaca pećnica; jer se uočava samo mala promjena temperature čak i nakon visoke izloženosti toplini.

Što je toplinska vodljivost?

Toplinska vodljivost nastaje uz pomoć molekularne agitacije unutar određene tvari. To jest, toplinska energija se prenosi zbog nasumičnog molekularnog gibanja.

Materijali kao što su aluminij, bakar i srebro imaju visoku toplinsku vodljivost i dobru toplinsku vodljivost.

Materijali kao što su drvo, glinica, poliuretan i polistiren imaju nisku toplinsku vodljivost.

Takvi materijali su toplinski izolatori.

Toplinska vodljivost tvari varira kada tvar prelazi iz jedne faze u drugu. Na primjer, toplinska vodljivost leda se mijenja kada se otopi u vodu.

Glavne razlike između specifične topline i toplinske vodljivosti

1. Specifična toplina odnosi se na toplinu zadržanu u sustavu, dok se toplinska vodljivost odnosi na prijenos topline unutar sustava ili između različitih sustava.
2. Toplinska vodljivost se izražava simbolom 'k', ali se može označiti i sa 'λ'I'κ'. Specifična toplina se označava kao c or s.
3. Specifična toplina ovisi o vrsti i fazi materijala koji se proučava, dok toplinska vodljivost ovisi o temperaturi, sadržaju vlage i gustoći materijala.
4. Specifična toplina se mjeri pomoću mase, promjene temperature i topline koju tvar dobiva ili gubi. Toplinska vodljivost se mjeri pomoću razlike u temperaturi, količine topline prenesene kroz materijal, udaljenosti između ravnina i površine.
5. Specifična toplina je sposobnost jedinice spoja da zadrži određenu količinu toplinske energije. Toplinska vodljivost je sposobnost tvari da prenosi toplinsku energiju.

Reference

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

Zadnje ažuriranje: 11. lipnja 2023