ความร้อนจำเพาะกับความร้อนสัมผัส: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

ตามหลักวิทยาศาสตร์ ความร้อนคือพลังงานที่ไหลจากอุณหภูมิสูงไปยังอุณหภูมิต่ำระหว่างวัสดุและวัตถุต่างๆ

พลังงานความร้อนเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นพลังงานความร้อน แคลอรี่ และจูลเป็นหน่วยวัด ความร้อนจำเพาะและความร้อนสัมผัสเป็นพลังงานความร้อนหรือพลังงานความร้อนสองประเภท

ประเด็นที่สำคัญ

1. ความร้อนจำเพาะคือปริมาณที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของมวลหน่วยของสารขึ้น 1 องศาเซลเซียส ในทางตรงกันข้าม ความร้อนสัมผัสจะถ่ายเทพลังงานความร้อนเนื่องจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างสารสองชนิด
2. ความร้อนจำเพาะเป็นคุณสมบัติภายในของวัสดุ ในขณะที่ความร้อนสัมผัสได้ขึ้นอยู่กับมวลและอุณหภูมิของสารที่ทำปฏิกิริยากัน
3. ความร้อนจำเพาะจะกำหนดความสามารถของสารในการกักเก็บพลังงานความร้อน ในขณะที่ความร้อนสัมผัสได้จะวัดปริมาณการถ่ายเทความร้อนจริงที่เกิดขึ้นระหว่างสารต่างๆ

ความร้อนเฉพาะ vs ความร้อนที่สัมผัสได้

ความร้อนจำเพาะคือปริมาณพลังงานความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของมวลหน่วยของสารขึ้นหนึ่งองศาเซลเซียสหรือหนึ่งหน่วย เคลวิน. ความร้อนที่เหมาะสม หมายถึงพลังงานความร้อนที่ถูกเติมหรือดึงออกจากสารเพื่อเปลี่ยนอุณหภูมิโดยไม่เกิดการเปลี่ยนเฟส

ตามชื่อนัย ความร้อนจำเพาะหมายถึงปริมาณพลังงานที่จำเป็นต่อการเพิ่มอุณหภูมิของสสารจำนวนหนึ่ง

จากการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ วัสดุต่าง ๆ ที่มีมวลเท่ากันต้องการปริมาณความร้อนที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้อุณหภูมิเดียวกัน

ในแง่ของของเหลว เช่น น้ำและนมที่มีมวลเท่ากัน น้ำต้องการความร้อนมากกว่าเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต้องการมากกว่านม

ความร้อนสัมผัสได้ ตามชื่อคือความร้อนชนิดหนึ่งที่ร่างกายมนุษย์สามารถสัมผัสได้เนื่องจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันของวัตถุและวัสดุต่างๆ

ยกตัวอย่างเช่น มนุษย์สามารถบอกความแตกต่างระหว่างน้ำแข็งกับอุณหภูมิของน้ำปกติได้เพียงแค่สัมผัส

การเปรียบเทียบ ตาราง

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	ความร้อนจำเพาะ	ความร้อนที่เหมาะสม
ความหมาย	หมายถึงปริมาณพลังงานที่จำเป็นต่อการเพิ่มอุณหภูมิของสสารจำนวนหนึ่ง	ความร้อนสัมผัสเป็นความร้อนประเภทหนึ่งที่ร่างกายมนุษย์สัมผัสได้เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิของวัตถุและวัสดุต่างๆ
สมการ	ความร้อนจำเพาะ = พลังงานเป็นจูลหารด้วย มวล x การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ	Sensible Heat = 1.08 x อัตราการไหลของอากาศจากภายนอก x การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
หน่วย	แคลอรี่หรือจูลต่อกรัมต่อองศาเซลเซียส	จูลต่อกิโลกรัมเคลวิน
ข้อตกลงกับ	ความร้อนหรือพลังงานจำเพาะของสาร	ความแตกต่างของอุณหภูมิที่มนุษย์รู้สึกได้ระหว่างวัตถุและวัสดุที่แตกต่างกัน
ความสำคัญ	มีบทบาทสำคัญในการตรวจสอบปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับวัตถุหรือวัสดุเฉพาะ	มีบทบาทสำคัญในระบบระบายความร้อน

ความร้อนจำเพาะคืออะไร?

ความร้อนจำเพาะหมายถึงปริมาณความร้อนหรือพลังงานที่ต้องการสำหรับวัตถุที่แตกต่างกันตามลำดับวัสดุ สารต่างชนิดกันต้องการความร้อนในปริมาณที่ต่างกันเพื่อให้มีอุณหภูมิถึง 1 องศาเซลเซียส

นี่เป็นการค้นพบที่สำคัญมากสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการทำความเข้าใจความร้อนจำเพาะของทั้งน้ำและอากาศ ความแตกต่างของความร้อนจำเพาะคือประมาณหนึ่งในสี่

ความรู้ดังกล่าวมีความสำคัญต่อการพัฒนาความรู้เกี่ยวกับระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และการปรับอากาศ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าระบบ HVAC ระบบนี้มีหน้าที่ในการเคลื่อนย้ายอากาศภายในและภายนอกอาคาร

จูลต่อเคลวินต่อกิโลกรัมเป็นหน่วยสากลของระบบ (SI) สมการในการคำนวณความร้อนจำเพาะคือพลังงานเป็นจูลหารด้วยผลคูณของมวลของสารและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

สมการความร้อนจำเพาะ

C= Q/(ส่วนต่างของ M x T)

ที่ไหน

C = ความร้อนจำเพาะ

Q = พลังงาน

M=มวล

T ความแตกต่าง- ความแตกต่างในอุณหภูมิ

ตัวอย่างเช่น,

วัสดุที่มีน้ำหนัก 200 กรัมมีพลังงาน 19990 J และได้รับความร้อนจากอุณหภูมิ 100 องศาถึง 200 องศา ค้นหาความร้อนจำเพาะ

ดังนั้น ที่นี่

ม.= 200

Q=19990 เจ

ความแตกต่าง T = 200-100 = 100 องศาเซลเซียส

C= 19990/(200 x 100) = 0.9995 J/g⁰C

0.9995  เจ/กรัม⁰C ต้องใช้ความร้อนจำเพาะในการให้ความร้อนแก่วัสดุที่บรรทุก 200 กรัม ความจุความร้อน 19990 J

ความร้อนที่สัมผัสได้คืออะไร?

คำว่า “ความร้อนสัมผัส” หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่เกิดจากร่างกายมนุษย์เพียงแค่สัมผัสวัสดุหรือสิ่งของต่างๆ ในกรณีนี้ เฟสของวัสดุจะไม่เปลี่ยนแปลง

ความแปรผันของอุณหภูมิสามารถวัดได้ด้วยเทอร์โมมิเตอร์ ความสำคัญของ Sensible Heat คือการทำความเข้าใจระบบทำความเย็นในระบบ HVAC ความร้อนดังกล่าวสามารถสัมผัสได้ง่ายขณะอาบแดด  

จูลต่อเคลวินต่อกิโลกรัม J⋅kg^-1⋅เค^-1 เป็นหน่วย Système international (SI) สมการความร้อนสัมผัสเป็นผลคูณของ 1.08 อัตราการไหลของอากาศที่เข้ามาจากภายนอก และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

สมการความร้อนสัมผัส

ความร้อนที่สัมผัสได้ = 1.08 x อัตราการไหลของอากาศจากภายนอก x การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

สำหรับตัวอย่าง

ปริมาณลมจากภายนอกอยู่ที่ 200 และอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 100 องศาเซลเซียสเป็น 200 องศาเซลเซียส ค้นหาความร้อนสัมผัสได้หรือไม่?

อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง = 200-100= 100 องศาเซลเซียส

ความร้อนสัมผัส= 1.08 x 200 x 100 = 21600 J⋅kg^-1⋅เค^-1

21600 J⋅กก^-1⋅เค^-1 เป็นความร้อนสัมผัสได้เมื่ออากาศไหลจากภายนอกอยู่ที่ 200 ภายใต้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 100 องศาเซลเซียส

ความแตกต่างหลักระหว่างความร้อนจำเพาะและความร้อนสัมผัส

1. ทั้งความร้อนจำเพาะและความร้อนที่สัมผัสได้มีความสำคัญในการทำความเข้าใจแนวคิดของระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และการทำความเย็น ทั้งความร้อนจำเพาะและความร้อนที่สัมผัสได้มีความสำคัญในการทำความเข้าใจแนวคิดของระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และการทำความเย็น (HVAC)
2. ความร้อนจำเพาะถูกนำมาใช้เพื่อทำความเข้าใจปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับวัตถุต่างๆ ในขณะที่ความร้อนสัมผัสถูกนำมาใช้เพื่อรับรู้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเพียงสัมผัสด้วยมือ
3. หน่วย SI ของความร้อนจำเพาะคือแคลอรีหรือจูลต่อกรัมต่อองศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม ในกรณีของ Sensible Heat จะเป็นจูลต่อกิโลกรัมเคลวิน
4. สมการของความร้อนจำเพาะคือ C= Q/(M x T ส่วนต่าง) ในทางกลับกัน สมการของความร้อนสัมผัสคือความร้อนสัมผัส = 1.08 x อัตราการไหลของอากาศที่เข้ามาจากภายนอก x การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
5. ความร้อนจำเพาะของน้ำและอากาศที่มีมวลเท่ากันจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสาร ในกรณีของความร้อนสัมผัส เฟสของสารจะไม่เปลี่ยนแปลงเฉพาะอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงเท่านั้น

อ้างอิง

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X11001733
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250917301914

อัพเดตล่าสุด : 11 มิถุนายน 2023