Co to jest pojemność cieplna?
Wkład energii cieplnej (Q) wymagany do podniesienia temperatury (T) substancji o jeden stopień Celsjusza (1 ° C) określa się jako jej pojemność cieplną (C). Ponieważ jest to właściwość „ekstensywna”, wartość C zmienia się nie tylko w zależności od substancji, ale także dla różnych ilości tej samej substancji. Aby to skorygować, pojemności cieplne można określić w kategoriach obejmujących ilość lub ilość. Jeśli mowa jest o pojemności cieplnej na mol materiału, nazywa się to molową pojemnością cieplną; jeśli zamiast tego ma to być pojemność cieplna na gram materiału, to jest to właściwa (-e) pojemność (-y) ciepła - lub prościej, „ciepło właściwe”. Terminy te mają największą wartość w odniesieniu do czystych substancji.
Problemy techniczne często zapewniają C jako „dane”, podczas gdy Q jest „nieznane”. Równanie to Q = smΔT, gdzie m to masa w gramach, a ΔT to wzrost temperatury w stopniach Celsjusza. Pojemność cieplna może być kluczowym parametrem z wielu powodów. Aby to zilustrować, materiały o większej pojemności cieplnej są czasami używane jako radiatory, ponieważ pochłaniają ciepło jak gąbka. Woda jest godna uwagi w tym względzie, ponieważ wykazuje największą wartość C znaną spośród popularnych substancji, co czyni ją szczególnie odpowiednią do stosowania jako chłodziwo do chłodnic.
W meteorologii pojemność cieplna odgrywa rolę w kilku zjawiskach, w tym dlaczego wiatr wzdłuż wybrzeża wieje w innym kierunku w dzień niż w nocy. Ziemia ma niższą pojemność cieplną niż woda, więc ląd nagrzewa się szybciej niż morze w dzień, podczas gdy chłodzi się szybciej w nocy. Powietrze jest chłodniejsze nad oceanem w dzień, a nad lądem w nocy. Ciepłe powietrze jest lekkie i unosi się, pozwalając na zastąpienie go chłodniejszym i cięższym wiatrem. W ciągu dnia bryzy te wieją z lądu do morza, podczas gdy w nocy jest odwrotnie, co ma wpływ na ptaki lądowe i pilotów szybowców.
Pojemność cieplna nie ma na celu uwzględnienia zmian fazowych, takich jak topienie lodu w celu utworzenia wody. Odrębnie rozważa się to zjawisko - tę właściwość nazywa się „ciepłem fuzji”. Podobnie konwersja cieczy w gaz nazywana jest „ciepłem parowania”. Lód ma wyjątkowo wysoką temperaturę topnienia, nadając stabilność ziemskim systemom pogodowym i czyniąc chłodnictwo domowe praktycznym. Co ciekawe, amoniak, kiedyś stosowany w przemysłowych i domowych systemach chłodniczych, ma jeszcze wyższą pojemność cieplną i ciepło topnienia.