Ειδική Θερμότητα

Η επακόλουθη ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία ενός γραμμαρίου οποιασδήποτε ουσίας κατά την τιμή ενός βαθμού Κελσίου ονομάζεται ειδική θερμότητα. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μονάδες ειδικής θερμότητας είναι Θερμίδες ή τζάουλ ανά γραμμάριο ανά βαθμό Κελσίου. Το νερό, για παράδειγμα, έχει ειδική θερμότητα 1 θερμίδα (ή 4,186 τζάουλ) ανά γραμμάριο ανά βαθμό Κελσίου.

Τον 18ο αιώνα, ο Σκωτσέζος επιστήμονας Τζόζεφ Μπλακ σημείωσε ότι ισοδύναμες μάζες ουσιών απαιτούσαν διαφορετικές ποσότητες θερμότητας για να ανυψωθούν στο ίδιο κενό θερμοκρασίας.

Ο Α ανέπτυξε την ιδέα της ειδικής θερμότητας από αυτό το εύρημα. Οι Γάλλοι φυσικοί Pierre-Louis Dulong και Alexis-Thérèse Petit απέδειξαν στις αρχές του δέκατου ένατου αιώνα ότι η μέτρηση των ειδικών θερμοκρασιών των ουσιών επιτρέπει τον υπολογισμό των ατομικών βαρών τους.

Τι είναι η ειδική θερμότητα;

Η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μιας ουσίας μετριέται σε ειδική θερμότητα. Ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί μια μονάδα μάζας μιας ουσίας κατά μια μονάδα θερμοκρασίας. Η ειδική θερμότητα μετριέται σε J/kg/K στο σύστημα SI. (Μπορεί να δείτε την ειδική θερμότητα να δίνεται ως J/g/K σε σπάνιες περιπτώσεις.) Ο όρος "ειδική θερμότητα" αναφέρεται σε ένα χαρακτηριστικό που είναι μοναδικό για έναν συγκεκριμένο τύπο υλικού. Γι' αυτό αναφέρεται ως ιδιαίτερος.

Τι είναι η θερμοχωρητικότητα;

Η θερμοχωρητικότητα μιας ουσίας C είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αλλάξει η θερμοκρασία της κατά ένα βαθμό και μετράται σε ενέργεια ανά βαθμό. Επειδή μια τεράστια ποσότητα ύλης έχει αντίστοιχα μεγάλη θερμοχωρητικότητα, η θερμοχωρητικότητα είναι μια ευρεία μεταβλητή. Η ειδική θερμότητα (γνωστή και ως ειδική θερμοχωρητικότητα) είναι ένας πιο πρακτικός αριθμός.

Είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αλλάξει η θερμοκρασία μιας μονάδας μάζας μιας ουσίας κατά ένα βαθμό. Ως αποτέλεσμα, η ειδική θερμότητα είναι μια έντονη μεταβλητή με μονάδες ενέργειας ανά μάζα ανά βαθμό.

Εφαρμογές της ειδικής θερμοχωρητικότητας

Η σχέση μεταξύ μάζας, ενέργειας και ειδικής θερμοχωρητικότητας έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Εκτός από την υγρή αμμωνία, το υγρό νερό έχει την υψηλότερη ειδική θερμική ικανότητα, επιτρέποντας σε τεράστιες ποσότητες νερού να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στο κλίμα και τις καιρικές συνθήκες της Γης. Κατά τη διάρκεια της άνοιξης, για παράδειγμα, μια λίμνη θερμαίνεται πιο αργά από τον αέρα από πάνω της και το φθινόπωρο, η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη λίμνη κατά την ψύξη επιβραδύνει την πτώση της θερμοκρασίας του αέρα.

Οι κατσαρόλες μαγειρέματος με γυαλισμένο πάτο, όπως χαλκός ή αλουμίνιο, χρησιμοποιούνται σε εμπορικές εφαρμογές. Ο πάτος μπορεί να ζεσταθεί γρήγορα λόγω της χαμηλής ειδικής θερμότητάς του. Οι λαβές κατσαρόλας, από την άλλη πλευρά, αποτελούνται από υλικό υψηλής ειδικής θερμότητας για να αντέχουν στη θερμότητα και να παρέχουν ασφάλεια. Οι θερμομονωτές κατασκευάζονται σχεδόν συχνά από υλικά με υψηλή ειδική θερμότητα.

Όταν τα καταστήματα φαστ φουντ προειδοποιούν τους καταναλωτές ότι μια γέμιση μηλόπιτας είναι πιο καυτή από το χάρτινο περιτύλιγμα ή την κρούστα της πίτας, καταδεικνύουν τη σημασία της ειδικής θερμοχωρητικότητας. Η ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται στα δάχτυλα (ή στη γλώσσα) από τη γέμιση υπερβαίνει την ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται από το περιτύλιγμα και την κρούστα, παρά το γεγονός ότι το περιτύλιγμα, η κρούστα πίτας και η γέμιση θερμαίνονται στην ίδια θερμοκρασία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ειδική θερμοχωρητικότητα κάθε ουσίας ποικίλλει.

Ειδική θερμότητα νερού 

Η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού είναι 4182 J/kg°C. Έχουμε ακόμη και έναν συγκεκριμένο τρόπο να ορίσουμε την ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται για να αυξηθεί ένα γραμμάριο νερού κατά ένα βαθμό Κελσίου, που ονομάζεται Θερμίδα, επειδή το νερό είναι μια τόσο σημαντική και κοινή ουσία. Αυτό δεν είναι το ίδιο με τις θερμίδες για τις οποίες μιλάμε στα τρόφιμα. Αυτός ο τύπος θερμίδων είναι ίσος με 1.000 θερμίδες, γι' αυτό και οι θερμίδες που σχετίζονται με τα τρόφιμα είναι επίσης γνωστές ως kilocalories ή kcal.

Τύπος ειδικής θερμοχωρητικότητας

Η ειδική θερμότητα είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία μιας μονάδας μάζας μιας ουσίας σταθερού όγκου κατά ένα βαθμό Κελσίου.

Η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας κατά 1 μονάδα υλικού μάζας 1 kg είναι γνωστή ως ειδική θερμοχωρητικότητα μιας ουσίας.

Το J/Kg είναι μια μονάδα SI για ειδική θερμότητα και ειδική θερμική χωρητικότητα.

Συμπέρασμα

Ως ειδική θερμότητα ορίζεται η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί μια μονάδα μάζας μιας ουσίας κατά μια μονάδα θερμοκρασίας. Η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μιας ουσίας μετριέται σε ειδική θερμότητα. Η θερμοχωρητικότητα μιας ουσίας C είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αλλάξει η θερμοκρασία της κατά ένα βαθμό και μετράται σε ενέργεια ανά βαθμό. Η σχέση μεταξύ μάζας, ενέργειας και ειδικής θερμοχωρητικότητας έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού είναι 4182 J/kg C. Η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας κατά 1 μονάδα υλικού μάζας 1 kg είναι επίσης γνωστή ως ειδική θερμοχωρητικότητα μιας ουσίας.