Termometry wrażliwe są najczęściej wykonane z materiałów o małym cieple właściwym. Substancje magazynujące ciepło są wykonane z materiałów o wysokim cieple właściwym. Zjawiska naturalne, takie jak bryza lądowa i morska, są również wynikiem procedur wymiany ciepła. Istnieje wiele zastosowań ciepła właściwego i ciepła molowego. Jest jednak między nimi ogromna różnica.
Ciepło właściwe a ciepło właściwe molowe
Różnica między ciepłem właściwym a molowym ciepłem właściwym polega na tym, że ciepło właściwe odnosi się do pojemności cieplnej substancji o masie jednostkowej, molowe ciepło właściwe odnosi się do pojemności cieplnej substancji 1 mola. Co więcej, o ile ciepło właściwe zależy od fazy substancji w układzie, o tyle molowe ciepło właściwe jest od niego niezależne.
Ciepło właściwe jest traktowane jako właściwość intensywna, ponieważ jest to pojemność cieplna substancji o masie jednostkowej, która jest niezależna od masy substancji. Generalnie metale i piasek mają niskie ciepło właściwe, więc szybko się nagrzewają. Z drugiej strony woda ma znacząco wysokie ciepło właściwe, dzięki czemu niewielki wzrost temperatury zajmuje znacznie dużo czasu.
Ciepło właściwe molowe jest traktowane jako rozległa właściwość, ponieważ jest to pojemność cieplna 1 mola substancji, która zależy od jej masy. Ciepło molowe ponownie dzieli się na dwa typy. W przypadku gazów mają one dwa molowe ciepła właściwe. Jest zwykle oznaczany przez cm i ma system metryczny J•kg-1•mol-1.
Tabela porównawcza między ciepłem właściwym a molowym ciepłem właściwym
| Parametry porównania | Ciepło właściwe | Ciepło właściwe molowe |
| Definicja | Ciepło właściwe: Jest to ilość energii cieplnej potrzebna substancji o jednostkowej masie do podniesienia jej temperatury o 1°C (lub 1K). | Jest to proporcja energii cieplnej preferowana przez 1 mol substancji do zwiększenia jej temperatury o 1°C (lub 1K). |
| Formuła | Wzór na ciepło właściwe to: Q = MCT. | Wzór na molowe ciepło właściwe to: cM = q/n∆T |
| Jednostka SI | J•kg-1•K-1. | W jednostkach SI ciepło właściwe molowo jest reprezentowane jako J•K-1•mol-1. |
| Oznaczony przez | Jest oznaczony przez c. | Jest oznaczony przez cm. |
| Czynniki, od których to zależy | Pewne ciepło substancji zależy od trzech czynników: Zmiana temperatury Charakter substancji w układzie Faza substancji w układzie. | Ciepło molowe substancji zależy od następujących trzech czynników: Temperatura substancji Charakter substancji Warunki stosowania ciepła. |
Co to jest ciepło właściwe?
Po wyjęciu arbuza z lodówki można zauważyć, że temperatura arbuza pozostaje przez pewien czas taka sama, nawet po wystawieniu na działanie środowiska zewnętrznego. Dzieje się tak, ponieważ ciepło właściwe zarówno warstwy wewnętrznej, jak i zewnętrznej jest różne. Ciepło właściwe można zdefiniować jako ilość energii cieplnej potrzebnej substancji o jednostkowej masie do podniesienia jej temperatury o 1°C (1K).
Tak więc obiekt o wysokim cieple właściwym wymaga porównywalnie więcej ciepła niż inne substancje do niewielkiego wzrostu temperatury. Mówiąc w odwrotny sposób, można również stwierdzić, że przedmioty i substancje o wysokim cieple właściwym będą wymagały dużo czasu, aby stracić serce. Dzieje się tak dlatego, że substancja lub przedmiot musiałby stracić więcej ciepła przez minutę spadku temperatury.
Ponieważ arbuz ma wodę, która ma znacznie wysokie ciepło właściwe 4180 J•kg-1•K-1, pozostaje chłodna bez większych zmian temperatury przez pewien czas, nawet po wyjęciu z lodówki. Wzór na ciepło właściwe to Q = MCT, gdzie Q odnosi się do energii cieplnej, m odnosi się do masy substancji, c odnosi się do właściwej pojemności cieplnej substancji, a T odnosi się do pożądanej zmiany temperatury.
Ciepło właściwe ma różne zastosowania w naszym codziennym życiu. Przyrządy kuchenne i podstawowe przedmioty, takie jak sztućce, wykonane są z substancji o małym cieple właściwym. Dzieje się tak, ponieważ materiały te potrzebują niewielkiej ilości ciepła, aby się nagrzać. Co więcej, uchwyty czajników są również wykonane z takich materiałów, aby powodować odpowiednią zmianę temperatury bez większego nagrzewania. Ciepło właściwe odgrywa również istotną rolę w utrzymaniu klimatu naszej planety.
Co to jest ciepło właściwe molowe?
W przypadku gazów bardziej akceptowalny jest punkt moli niż punkt masy. Zatem molowe ciepło właściwe to ilość energii cieplnej potrzebna 1 molowi substancji do podniesienia jej temperatury o 1°C (lub 1K). Wzór na molowe ciepło właściwe to cm = q/n∆T, gdzie ∆q oznacza energię cieplną w dżulach, n oznacza liczbę moli, a ∆T oznacza zmianę temperatury.
Nurkowanie głębiej, molowa pojemność cieplna jest dwojakiego rodzaju; przy stałej objętości i przy stałym ciśnieniu. Gdy ciśnienie jest stałe, jest to wskazywane przez Cp, które odnosi się do ciepła właściwego uzyskanego w wyniku ogrzewania substancji stałej pod stałym ciśnieniem. Gdy ciśnienie jest stałe, jest to wskazywane przez Cv, które odnosi się do ciepła właściwego uzyskanego w wyniku ogrzewania substancji stałej przy stałej objętości.
Związek między Cp i Cv to Cp – Cv = nR. Jednak ta zależność obowiązuje tylko przy stałej presji.
Główne różnice między ciepłem właściwym a molowym ciepłem właściwym
Wniosek
Pomiar ciepła właściwego i ciepła molowego substancji można przeprowadzić metodą kalorymetryczną, która odnosi się do procesu pomiaru wymiany ciepła w różnych procesach. Do pomiaru wielkości zachodzącej wymiany ciepła stosuje się kalorymetr.
Różne kalorymetry, takie jak kalorymetry adiabatyczne, kalorymetry reakcyjne, kalorymetry bombowe, kalorymetry adiabatyczne i droperydolowe, kalorymetry typu Calvet itp. Stosowany kalorymetr jest na ogół dobrze izolowany. Ma to głównie na celu zapobieganie wymianie ciepła między otoczeniem a kalorymetrem. Pomiary kalorymetryczne są akceptowane i uznawane na całym świecie.
