Herkät lämpömittarit on useimmiten valmistettu materiaaleista, joilla on pieni ominaislämpö. Lämmönvaraavia aineita valmistetaan materiaaleista, joilla on korkea ominaislämpö. Myös luonnonilmiöt, kuten maa ja merituuli, ovat seurausta lämmönvaihdosta. Ominaislämmön ja molaarisen ominaislämmön sovelluksia on monia. Niiden välillä on kuitenkin valtava ero.
Ominaislämpö vs molaarinen ominaislämpö
Ero ominaislämmön ja molaarisen ominaislämmön välillä on se, että ominaislämpö viittaa massayksikköä olevan aineen lämpökapasiteettiin, molaarinen ominaislämpö viittaa 1 moolin aineen lämpökapasiteettiin. Lisäksi, vaikka ominaislämpö riippuu aineen faasista järjestelmässä, molaarinen ominaislämpö on siitä riippumaton.
Ominaislämpöä pidetään intensiivisenä ominaisuutena, koska se on massayksikköisen aineen lämpökapasiteetti, joka on riippumaton aineen massasta. Yleensä metallien ja hiekan ominaislämpö on alhainen, joten ne kuumenevat nopeasti. Toisaalta vedessä on merkittävästi korkea ominaislämpö, minkä vuoksi pieneen lämpötilan nousuun kuluu huomattavasti aikaa.
Molaarista ominaislämpöä pidetään laajana ominaisuutena, koska se on aineen lämpökapasiteetti 1 mooli, joka riippuu sen massasta. Molaarinen ominaislämpö jaetaan jälleen kahteen tyyppiin. Kaasujen tapauksessa niillä on kaksi molaarista ominaislämpöä. Se on yleensä merkitty cm:llä ja sen metrijärjestelmä on J•kg-1• mol-1.
Ominaislämmön ja molaarisen ominaislämmön vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Ominaislämpö | Molaarinen ominaislämpö |
| Määritelmä | Ominaislämpö: Se on lämpöenergian määrä, jonka yksikkömassaltaan aine tarvitsee nostaakseen lämpötilaansa 1°C:lla (tai 1K:lla). | Se on lämpöenergian osuus, jonka 1 mooli ainetta mieluummin nostaa lämpötilaansa 1 °C:lla (tai 1 K). |
| Kaava | Ominaislämmön kaava on: Q = MCT. | Molaarisen ominaislämmön kaava on: cM = q/n∆T |
| SI-yksikkö | J•kg-1•K-1. | SI-yksiköissä molaarinen ominaislämpö esitetään muodossa J•K-1• mol-1. |
| Merkitty | Se on merkitty c:llä. | Se on merkitty c:lläm. |
| Tekijät, joista se riippuu | Aineen tietty lämpö riippuu kolmesta tekijästä: Lämpötilan muutos Aineen luonne järjestelmässä Aineen vaihe järjestelmässä. | Aineen molaarinen ominaislämpö riippuu seuraavista kolmesta tekijästä: Aineen lämpötila Aineen luonneLämmön käyttöolosuhteet. |
Mikä on ominaislämpö?
Vesimelonin jääkaapista ottaessa voi huomata, että vesimelonin lämpötila pysyy samana jonkin aikaa myös ulkoilmalle altistumisen jälkeen. Tämä johtuu siitä, että sekä sisä- että ulkokerroksen ominaislämpö on erilainen. Ominaislämpö voidaan määritellä lämpöenergian määräksi, jonka massayksikköinen aine tarvitsee nostaakseen lämpötilaansa 1°C (1K).
Siten esine, jolla on korkea ominaislämpö, vaatii verrattain enemmän lämpöä kuin muut aineet minuutin lämpötilan nousuun. Käänteisesti puhuttaessa voidaan myös päätellä, että esineet ja aineet, joilla on korkea ominaislämpö, vaativat paljon aikaa menettääkseen sydämensä. Tämä johtuu siitä, että aineen tai esineen pitäisi menettää enemmän lämpöä minuutin lämpötilan laskua varten.
Koska vesimelonissa on vettä, jonka ominaislämpö on merkittävästi korkea, 4180 J•kg-1•K-1, se pysyy viileänä ilman suuria lämpötilamuutoksia jonkin aikaa, vaikka se olisi otettu pois jääkaapista. Ominaislämmön kaava on Q = MCT, jossa Q tarkoittaa lämpöenergiaa, m tarkoittaa aineen massaa, c tarkoittaa aineen ominaislämpökapasiteettia ja T tarkoittaa haluttua lämpötilan muutosta.
Ominaislämmöllä on useita sovelluksia jokapäiväisessä elämässämme. Ruoanlaittovälineet ja välttämättömät välineet, kuten ruokailuvälineet, on valmistettu aineista, joilla on pieni ominaislämpö. Tämä johtuu siitä, että nämä materiaalit tarvitsevat vähän lämpöä lämmetäkseen. Lisäksi vedenkeittimen kahvat on valmistettu myös sellaisista materiaaleista, jotta saadaan aikaan sopiva lämpötilan muutos ilman suurta kuumennusta. Ominaislämmöllä on myös tärkeä rooli planeettamme ilmaston ylläpitämisessä.
Mikä on molaarinen ominaislämpö?
Kaasujen tapauksessa moolipiste on hyväksyttävämpi kuin massapiste. Siten molaarinen ominaislämpö on lämpöenergian määrä, jonka 1 mooli ainetta tarvitsee nostaakseen lämpötilaansa 1 °C:lla (tai 1 K:lla). Molaarisen ominaislämmön kaava on cm = q/n∆T, jossa ∆q tarkoittaa lämpöenergiaa jouleina, n tarkoittaa moolien määrää ja ∆T viittaa lämpötilan muutokseen.
Sukellus syvemmälle, molaarinen ominaislämpökapasiteetti on kahden tyyppistä; tasaisella tilavuudella ja tasaisella paineella. Kun paine on vakio, sitä ilmaisee Cp, joka tarkoittaa ominaislämpöä, joka saadaan kiinteän aineen kuumennuksesta jatkuvassa paineessa. Kun paine on vakio, sitä ilmaisee Cv, joka viittaa ominaislämpöön, joka saadaan kiinteän aineen kuumennuksesta vakiotilavuudessa.
Cp:n ja Cv:n välinen suhde on Cp – Cv = nR. Tämä suhde on kuitenkin voimassa vain jatkuvassa paineessa.
Tärkeimmät erot ominaislämmön ja molaarisen ominaislämmön välillä
Johtopäätös
Kalorimetrialla voidaan mitata aineiden ominaislämpöä ja molaarista ominaislämpöä, mikä tarkoittaa lämmönvaihdon mittausprosessia eri prosesseissa. Tapahtuvan lämmönvaihdon määrän mittaamiseksi käytetään kalorimetriä.
Erilaiset kalorimetrit, kuten adiabaattiset kalorimetrit, reaktiokalorimetrit, pommikalorimetrit, adiabaattiset ja droperidolikalorimetrit, Calvet-tyyppiset kalorimetrit jne. Käytetty kalorimetri on yleensä hyvin eristetty. Se tehdään pääasiassa lämmönvaihdon estämiseksi ympäristön ja kalorimetrin välillä. Kalorimetriset mittaukset hyväksytään ja tunnustetaan maailmanlaajuisesti.
