Termi ominaislämpö viittaa lämpöenergian kokonaismäärään, jonka yksi yksikkö ainetta tarvitsee nostaakseen lämpötilaansa 1 °C:lla. Toisaalta lämmönjohtavuus on tietyn materiaalin kyky siirtää tai johtaa lämpöenergiaa sen läpi.
Ominaislämpö vs lämmönjohtavuus
Ero ominaislämmön ja lämmönjohtavuuden välillä on se, että ominaislämpö viittaa lämpöenergian määrään, jonka aine (tyypillisesti 1 g tai 1 kg) tarvitsee nostaakseen lämpötilaansa 1 °C, kun taas lämmönjohtavuus on nopeuden mitta. jossa lämpöenergia kulkee tietyn materiaalin läpi.
Ominaislämpö mitataan yleensä kaloreina tai jouleina grammaa kohden Celsius-astetta kohti. Toisinaan ominaislämmöksi kutsutaan myös aineen ominaislämpökapasiteettien suhdetta tietyssä lämpötilassa vertailuaineen lämpökapasiteeteihin vertailulämpötilassa. Kaava ominaislämmön laskemiseksi on:
c = ΔQ m ΔT
missä
c tarkoittaa aineen ominaislämpöä
ΔQ tarkoittaa aineen keräämää tai menettämää lämpöä,
m tarkoittaa aineen massaa ja
ΔT tarkoittaa aineen lämpötilan muutosta.
Lämmönjohtavuus on yksi kolmesta lämmönsiirto-konvektio-, johtumis- ja säteilyprosessista. Sen yksikkö on wattia kelvinmetriä kohti. Lämmönjohtavuus riippuu joistakin tekijöistä, kuten lämpötilasta, kosteuspitoisuudesta ja materiaalin tiheydestä.
K = (QL)/(A ΔT)
missä
K tarkoittaa lämmönjohtavuutta (W/m.K),
Q tarkoittaa materiaalin läpi siirtyvää lämmön määrää (joulea sekunnissa tai wattia),
L tarkoittaa kahden isotermisen tason välistä etäisyyttä,
A tarkoittaa pinta-alaa (neliömetriä) ja
ΔT viittaa lämpötilaeroon (Kelvin).
Ominaislämmön ja lämmönjohtavuuden vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Ominaislämpö | Lämmönjohtokyky |
| Määritelmä | Ominaislämmöllä tarkoitetaan kokonaislämpöenergiaa, jonka yksi yksikkö ainetta tarvitsee nostaakseen lämpötilaansa 1°C. | Lämmönjohtavuudella tarkoitetaan tietyn materiaalin kykyä siirtää lämpöenergiaa sen läpi. |
| Symboli | Ominaislämpö on yleensä merkitty c:llä p tai s. | Lämmönjohtavuus on merkitty K:llä. |
| Yksiköt | Ominaislämpö mitataan yleensä kaloreina tai jouleina grammaa kohden Celsius- tai Kelvin-astetta kohden (J/(kg K) tai J/(kg °C)). | Lämmönjohtavuuden yksikkö on wattia kelvinmetriä kohden (W/(m⋅K)). |
| Kaava | c = ΔQ m ΔT | K = (QL)/(A ΔT) |
| Vaikuttavat tekijät | Ominaislämpö riippuu aineen tyypistä ja faasista. | Lämmönjohtavuus riippuu ensisijaisesti lämpötilasta ja lämmönsiirron suunnasta. |
| Joidenkin yhdisteiden kokeelliset arvot | Veden ominaislämpö on 4 186 joulea kilogrammaa kohden Celsius-astetta kohden, kun taas puun ominaislämpö on 1 700 joulea kilogrammaa kohden Celsius-astetta kohti. | Veden lämmönjohtavuus 0°C:ssa on 0,5610 W/(m K) kun taas puun 0,12–0,04 W/(m k). |
| Sovellukset | Aineita, joilla on pieni ominaislämpökapasiteetti, käytetään keittoastioissa, kuten vedenkeittimessä ja paistinpannussa. | Korkean lämmönjohtavuuden materiaaleja käytetään yleensä jäähdytyslevysovelluksissa, kun taas alhaisen lämmönjohtavuuden materiaaleja käytetään lämmöneristeinä. |
Mikä on ominaislämpö?
Ominaislämpö tunnetaan myös nimellä massiivinen lämpökapasiteetti. Se voi myös viitata aineen ominaislämpökapasiteetteihin missä tahansa annetussa lämpötilassa suhteessa vertailuaineen lämpökapasiteeteihin vertailulämpötilassa. On osoitettu, että aineiden ominaislämmöt mahdollistavat yhdisteiden atomipainojen laskemisen. Ominaislämpöarvot ovat aina riippuvaisia aineen faasista ja ominaisuuksista ja ne mitataan empiirisesti ja ovat vertailukelpoisia.
Aineita, joilla on pieni ominaislämpökapasiteetti, käytetään keittoastioissa, kuten vedenkeittimessä, kattilassa, paistinpannussa ja niin edelleen; tämä johtuu siitä, että kun pieni määrä lämpöä käytetään, nämä aineet kuumenevat nopeasti. Ominaislämpöä käytetään myös kahvojen (lieden ja vedenkeittimen kahvat), eristeiden ja uunin kansien rakentamisessa; koska vain pieni lämpötilan muutos havaitaan jopa suurelle lämpömäärälle altistumisen jälkeen.
Mikä on lämmönjohtavuus?
Lämmönjohtavuus tapahtuu molekyylisekoituksella tietyn aineen sisällä. Eli lämpöenergia siirtyy satunnaisen molekyyliliikkeen vuoksi. Materiaaleilla, kuten alumiinilla, kuparilla ja hopealla, on korkea lämmönjohtavuus ja siksi ne ovat hyviä lämmönjohtimia. Materiaalien, kuten puun, alumiinioksidin, polyuretaanin ja polystyreenin, lämmönjohtavuus on alhainen. Tällaiset materiaalit ovat lämpöeristeitä.
Aineen lämmönjohtavuus vaihtelee, kun aine vaihtuu faasista toiseen. Esimerkiksi jään lämmönjohtavuus muuttuu, kun se sulaa vedeksi.
Tärkeimmät erot ominaislämmön ja lämmönjohtavuuden välillä
Johtopäätös
Ominaislämpökonseptia käytetään ruoanlaitossa käytettävien astioiden valmistuksessa. Tähän tarkoitukseen käytetään aineita, joilla on alhainen ominaislämpö. Lämmönjohtavuutta käytetään eristemateriaalien ja jäähdytyslevysovelluksissa käytettävien materiaalien selvittämiseen. Metalleilla, joilla on korkea lämmönjohtavuus, kuten kupari, on myös korkea sähkönjohtavuus. Lämmönsiirto tapahtuu suuremmalla nopeudella korkean lämmönjohtavuuden omaavien materiaalien välillä verrattuna materiaaleihin, joilla on alhainen lämmönjohtavuus.
