Termin ciepło właściwe odnosi się do całkowitej ilości energii cieplnej, która jest potrzebna jednej jednostce dowolnej substancji, aby podnieść jej temperaturę o 1°C. Z drugiej strony przewodność cieplna to zdolność danego materiału do przenoszenia lub przewodzenia przez niego energii cieplnej.
Ciepło właściwe a przewodność cieplna
Różnica między ciepłem właściwym a przewodnością cieplną polega na tym, że ciepło właściwe odnosi się do ilości energii cieplnej, jakiej wymaga substancja (zwykle 1 g lub 1 kg), aby podnieść jej temperaturę o 1°C, podczas gdy przewodność cieplna jest miarą szybkości przy którym energia cieplna przechodzi przez dany materiał.
Ciepło właściwe jest zwykle mierzone w kaloriach lub dżulach na gram na stopień Celsjusza. Czasami stosunek pojemności cieplnej właściwej substancji w określonej temperaturze do pojemności cieplnej substancji odniesienia w temperaturze odniesienia jest również określany jako ciepło właściwe. Wzór na obliczenie ciepła właściwego to:
c = ΔQ m ΔT
gdzie
c odnosi się do ciepła właściwego substancji
ΔQ odnosi się do ciepła uzyskanego lub straconego przez substancję,
m odnosi się do masy substancji, a
ΔT odnosi się do zmiany temperatury substancji.
Przewodność cieplna jest jednym z trzech procesów wymiany ciepła – konwekcji, przewodzenia i promieniowania. Jej jednostką jest waty na metr Kelvin. Przewodność cieplna zależy od niektórych czynników, takich jak temperatura, zawartość wilgoci i gęstość materiału.
K = (QL)/(A ΔT)
gdzie
K odnosi się do przewodności cieplnej (W/m.K),
Q odnosi się do ilości ciepła przekazywanego przez materiał (dżule/sekundę lub waty),
L odnosi się do odległości między dwiema płaszczyznami izotermicznymi,
A odnosi się do powierzchni (w metrach kwadratowych), a
ΔT odnosi się do różnicy temperatur (kelwinów).
Tabela porównawcza między ciepłem właściwym a przewodnością cieplną
| Parametry porównania | Ciepło właściwe | Przewodność cieplna |
| Definicja | Ciepło właściwe odnosi się do całkowitej ilości energii cieplnej potrzebnej jednej jednostce dowolnej substancji do podniesienia jej temperatury o 1°C. | Przewodność cieplna odnosi się do zdolności danego materiału do przenoszenia przez niego energii cieplnej. |
| Symbol | Ciepło właściwe jest zwykle oznaczane jako c P lub s. | Przewodność cieplną oznaczono przez K. |
| Jednostki | Ciepło właściwe jest zwykle mierzone w kaloriach lub dżulach na gram na stopień Celsjusza lub Kelvina (J/(kg K) lub J/(kg °C)). | Jednostką przewodności cieplnej są waty na metr Kelvin (W/(m⋅K)). |
| Formuła | c = ΔQ m ΔT | K = (QL)/(A ΔT) |
| Czynniki wpływające | Ciepło właściwe zależy od rodzaju i fazy substancji. | Przewodność cieplna zależy przede wszystkim od temperatury i kierunku wymiany ciepła. |
| Wartości eksperymentalne dla niektórych związków | Ciepło właściwe wody wynosi 4186 dżuli na kilogram na stopień Celsjusza, podczas gdy ciepło drewna wynosi 1700 dżuli na kilogram na stopień Celsjusza. | Przewodność cieplna wody w temperaturze 0°C wynosi 0,5610 W/(m·K), a drewna 0,12–0,04 W/(m·K). |
| Aplikacje | Substancje, które mają niskie ciepło właściwe, są używane w naczyniach kuchennych, takich jak czajniki i patelnie. | Materiały o wysokiej przewodności cieplnej są zwykle używane w zastosowaniach radiatorów, podczas gdy materiały o niskiej przewodności cieplnej są używane jako izolatory termiczne. |
Co to jest ciepło właściwe?
Ciepło właściwe jest również znane jako masowa pojemność cieplna. Może również odnosić się do stosunku pojemności cieplnej właściwej substancji w dowolnej temperaturze do pojemności cieplnej substancji odniesienia w temperaturze odniesienia. Wykazano, że ciepła właściwe substancji pozwalają na obliczenie mas atomowych związków. Wartości ciepła właściwego są zawsze zależne od fazy i właściwości substancji i są mierzone empirycznie i dostępne w celach informacyjnych.
Substancje o niskiej właściwej pojemności cieplnej są używane w naczyniach kuchennych, takich jak czajniki, garnki, patelnie itp.; wynika to z faktu, że przy niewielkiej ilości ciepła substancje te szybko się nagrzewają. Ciepło właściwe jest wykorzystywane do budowy uchwytów (uchwytów do kuchenek i czajników), izolatorów, a także pokryw piekarników; ponieważ tylko niewielka zmiana temperatury jest obserwowana nawet po wystawieniu na działanie dużej ilości ciepła.
Co to jest przewodnictwo cieplne?
Przewodność cieplna powstaje w wyniku mieszania molekularnego w danej substancji. Oznacza to, że energia cieplna jest transportowana w wyniku losowego ruchu cząsteczek. Materiały takie jak aluminium, miedź i srebro mają wysoką przewodność cieplną i dlatego są dobrymi przewodnikami ciepła. Materiały takie jak drewno, tlenek glinu, poliuretan i polistyren mają niską przewodność cieplną. Takie materiały są izolatorami termicznymi.
Przewodność cieplna substancji zmienia się, gdy substancja przechodzi z jednej fazy do drugiej. Na przykład przewodność cieplna lodu zmienia się, gdy topi się w wodę.
Główne różnice między ciepłem właściwym a przewodnością cieplną
Wniosek
Specyficzna koncepcja ciepła jest wykorzystywana w produkcji naczyń używanych do gotowania. W tym celu stosuje się substancje o małych ciepłach właściwych. Przewodność cieplna jest wykorzystywana do określania materiałów izolacyjnych i materiałów używanych do zastosowań radiatorów. Metale, które mają wysoką przewodność cieplną, na przykład miedź, również wykazują wysoką przewodność elektryczną. Przenoszenie ciepła następuje z większą szybkością przez materiały o wysokiej przewodności cieplnej w porównaniu z materiałami o niskim przewodnictwie cieplnym.
