Специфична топлота наспрам топлотног капацитета: разлика и поређење

Специфична топлота и топлотни капацитет се односе на количину топлоте која је потребна за подизање температуре супстанце. Специфична топлота се односи на количину топлоте која је потребна да се температура једне јединице масе супстанце подигне за један степен Целзијуса, док је топлотни капацитет количина топлоте потребна да се температура целог узорка подигне за један степен Целзијуса.

Кључне Такеаваис

1. Специфична топлота је количина потребна да се температура једног грама супстанце подигне за један степен Целзијуса.
2. Топлотни капацитет је количина топлоте потребна да се температура неког објекта подигне за један степен Целзијуса.
3. Док је специфична топлота својство супстанце, топлотни капацитет зависи од масе и састава објекта.

Специфична топлота наспрам топлотног капацитета

Топлотни капацитет је потребан да би се супстанца подигла за одређену количину. Специфична топлота је количина потребна да се температура супстанце подигне за одређену количину, мерена у (Ј/кг/К). То је интензивно својство, независно од количине супстанце која се разматра.

Упоредна табела

одлика	Специфична топлота (ц)	Топлотни капацитет (Ц)
Дефиниција	Количина топлотне енергије потребна за подизање температуре 1 јединица масе супстанце по КСНУМКС степен (Целзијус или Келвин)	Укупна количина топлотне енергије потребна за подизање температуре одређеног количина материјала by КСНУМКС степен
Зависи од	Тип материјала	Тип материјала и маса
јединице (СИ)	Ј/кг⋅К (џул по килограму по келвину)	Ј/К (џул по Келвину)
Достављене информације	Говори вам колико топлоте материјал треба да се загреје по јединици масе	Говори вам о укупној топлоти која је потребна за загревање одређене количине материјала
Пример	Вода: 4.18 Ј/г°Ц = 4184 Ј/кг⋅К	100 г воде на 20°Ц потребно је 16.7 кЈ да би достигло 30°Ц (Ц = мцΔТ)

Шта је специфична топлота?

Специфична топлота, означена симболом C, је основно својство супстанце које квантификује њену способност да апсорбује или ослобађа топлотну енергију. Мери количину топлотне енергије која је потребна да се температура једне јединице масе супстанце подигне за један степен Целзијуса (или један Келвин). Специфична топлота се изражава у јединицама џула по граму по степену Целзијуса (Ј/г°Ц) или џулима по килограму по степену Целзијуса (Ј/кг°Ц).

Разумевање специфичне топлоте

Када се топлотна енергија доведе до супстанце, њена температура се повећава. Специфична топлота супстанце одређује колико је топлотне енергије потребно за овај пораст температуре. Супстанце са високом специфичном топлотом захтевају више топлотне енергије да би подигле своју температуру у поређењу са супстанцама са ниском специфичном топлотом.

Важност специфичне топлоте

1. Термичка својства: Специфична топлота игра кључну улогу у разумевању термичког понашања материјала. Помаже да се предвиди како супстанце реагују на промене температуре.
2. Калориметрија: Специфична топлота је неопходна у калориметрији, науци о мерењу топлотних промена у хемијским реакцијама или физичким процесима. Мерењем промене температуре и познавањем специфичне топлоте укључених супстанци, може се израчунати количина топлоте која се апсорбује или ослобађа.
3. Клима и науке о Земљи: Специфична топлота утиче на климу и временске обрасце Земљине атмосфере и океана. Супстанце са високом специфичном топлотом, попут воде, могу да складиште велике количине топлотне енергије, смањујући температурне промене у свом окружењу.
4. Енгинееринг анд Тецхнологи: Специфична топлота је кључна у инжењерским апликацијама, као што су пројектовање система грејања и хлађења, одабир материјала за изградњу и оптимизација употребе енергије у различитим процесима.

Формула за специфичну топлоту

Специфична топлота (C) супстанце се може израчунати помоћу формуле:

Q=mcΔT

Где:

• Q је количина пренете топлотне енергије (у џулима).
• m је маса супстанце (у грамима или килограмима).
• c је специфична топлота супстанце (у Ј/г°Ц или Ј/кг°Ц).
• ΔT је промена температуре (у степенима Целзијуса или Келвина).

Шта је топлотни капацитет?

Топлотни капацитет, означен симболом Cп​ за константан притисак или Cв​ за константну запремину, је мера количине топлотне енергије потребне за подизање температуре супстанце за један степен Целзијуса (или Келвина). За разлику од специфичне топлоте, која се односи на топлотни капацитет по јединици масе супстанце, топлотни капацитет представља укупну топлотну енергију потребну за подизање температуре целог узорка.

Разумевање топлотног капацитета

Топлотни капацитет је велико својство, што значи да зависи од количине присутне супстанце. Обрачунава комбиновани ефекат масе супстанце и специфичне топлоте. Супстанце већег топлотног капацитета захтевају више топлотне енергије да би подигле своју температуру у поређењу са супстанцама са нижим топлотним капацитетом, без обзира на њихове специфичне топлоте.

Важност топлотног капацитета

1. Тхермал Стораге: Топлотни капацитет је пресудан у одређивању капацитета термичког складиштења материјала. Супстанце са високим топлотним капацитетом, као што је вода, могу да складиште велике количине топлотне енергије, што их чини корисним у системима за складиштење топлотне енергије.
2. Регулација температуре: Топлотни капацитет утиче на способност супстанци да одржавају стабилне температуре. Материјали са високим топлотним капацитетима имају тенденцију да показују стабилније температурне профиле, помажући да се регулишу температурне флуктуације у свом окружењу.
3. Инжењеринг и индустријски процеси: Разумевање топлотног капацитета материјала је од суштинског значаја у различитим инжењерским и индустријским применама. Помаже у пројектовању система грејања и хлађења, одабиру одговарајућих материјала за изградњу и оптимизацији употребе енергије у производним процесима.
4. Термодинамика: Топлотни капацитет је фундаментални концепт у термодинамици, посебно у проучавању преноса топлоте и размене енергије у физичким и хемијским системима. Он игра значајну улогу у одређивању ефикасности и перформанси термичких процеса.

Врсте топлотног капацитета

1. Топлотни капацитет константног притиска (Cп​): Ово представља топлотни капацитет супстанце у условима константног притиска. Обрачунава рад који супстанца изврши против спољашњег притиска док се шири или скупља током процеса загревања или хлађења.
2. Топлотни капацитет константне запремине (Cв​): Ово представља топлотни капацитет супстанце у условима константне запремине. Искључује рад који се обавља против спољашњег притиска, фокусирајући се искључиво на унутрашњу енергетску промену супстанце.

Однос са специфичном топлотом

Топлотни капацитет (C) супстанце се може израчунати коришћењем њене специфичне топлоте (c) и маса (m) са формулом:

C=mc

Где:

• C је топлотни капацитет (у џулима по степену Целзијуса или Келвина).
• m је маса супстанце (у грамима или килограмима).
• c је специфична топлота супстанце (у Ј/г°Ц или Ј/кг°Ц).

Главне разлике између специфичне топлоте и топлотног капацитета

• Дефиниција:
  • Специфична топлота мери количину топлотне енергије која је потребна да се температура једне јединице масе супстанце подигне за један степен Целзијуса (или Келвина).
  • Топлотни капацитет представља укупну топлотну енергију потребну за подизање температуре целог узорка, без обзира на његову масу.
• Јединице:
  • Специфична топлота се изражава у јединицама џула по граму по степену Целзијуса (Ј/г°Ц) или џулима по килограму по степену Целзијуса (Ј/кг°Ц).
  • Топлотни капацитет се изражава у јединицама џула по степену Целзијуса (Ј/°Ц) или џулима по Келвину (Ј/К).
• Зависност од количине:
  • Специфична топлота је интензивно својство, што значи да не зависи од количине присутне супстанце. Остаје константан за дату супстанцу.
  • Топлотни капацитет је екстензивно својство, зависно од количине присутне супстанце. Повећава се пропорционално са масом супстанце.
• апликација:
  • Специфична топлота се обично користи у анализи термичких својстава супстанци и у калориметријским експериментима.
  • Топлотни капацитет се користи у инжењерским апликацијама, као што је пројектовање система за грејање и хлађење, иу одређивању способности материјала за складиштење топлоте.

Референце

1. https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.4.2029
2. https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev.physchem.56.092503.141202

Последње ажурирање: 02. март 2024