A fő különbség a hőkapacitás és a fajhő között az, hogy a hőkapacitás az anyag mennyiségétől függ, míg a fajlagos hőkapacitás független attól.
Amikor felmelegítünk egy anyagot, a hőmérséklete emelkedik, és amikor lehűtjük, a hőmérséklete csökken. Ez a hőmérséklet-különbség arányos a szolgáltatott hőmennyiséggel. A hőkapacitás és a fajhő két arányossági állandó, amelyek a hőmérséklet változásához és a hőmennyiséghez kapcsolódnak.
Mi a hőkapacitás?
A termodinamikában egy rendszer összenergiája a belső energia. A belső energia határozza meg a rendszerben lévő molekulák teljes kinetikai és potenciális energiáját. A rendszer belső energiáját úgy tudjuk megváltoztatni, ha a rendszeren dolgozunk, vagy felfűtjük. Egy anyag belső energiája nő, ha növeljük a hőmérsékletét. A növekedés mértéke a fűtés feltételeitől függ. Itt hőre van szükségünk a hőmérséklet növeléséhez.
Egy anyag hőkapacitása (C) „az anyag hőmérsékletének egy Celsius-fokkal (vagy egy kelvinnel) való megemeléséhez szükséges hőmennyiség”. A hőkapacitás anyagonként eltérő. Az anyag mennyisége egyenesen arányos a hőkapacitással. Ez azt jelenti, hogy egy anyag tömegének megduplázásával a hőkapacitás megduplázódik. Az a hő, amelyre szükségünk van egy anyag hőmérsékletének t1-ról t2 értékre történő növeléséhez, a következő egyenlettel számítható ki.
q=C x ∆t
q=szükséges fűtés
∆t=t1-t2
01. ábra: A hélium hőkapacitása
A hőkapacitás mértékegysége: JºC-1 vagy JK-1. A termodinamika kétféle hőkapacitást határoz meg; hőkapacitás állandó nyomáson és hőkapacitás állandó térfogaton.
Mi az a fajhő?
A hőkapacitás az anyag mennyiségétől függ. A fajhő vagy fajlagos hőkapacitás(ok) az a hőkapacitás, amely független az anyagok mennyiségétől. Ezt úgy definiálhatjuk, mint „az a hőmennyiség, amely egy gramm anyag hőmérsékletének egy Celsius-fokkal (vagy egy Kelvinnel) emeléséhez szükséges állandó nyomáson.”
A fajhő mértékegysége Jg-1oC-1 A víz fajhője nagyon magas, értéke 4.186 Jg-1oC-1 Ez azt jelenti, hogy 1 g víz hőmérsékletének 1°C-kal történő növeléséhez 4,186 J hőenergiára van szükségünk. Ez a magas érték a víz hőszabályozásban betöltött szerepét magyarázza. Egy bizonyos tömegű anyag hőmérsékletének t1-ről t2-re való növeléséhez szükséges hő meghatározásához a következő egyenlet használható.
q=m x s x ∆t
q=szükséges fűtés
m=az anyag tömege
∆t=t1-t2
A fenti egyenlet azonban nem érvényes, ha a reakció fázisváltozással jár; például amikor a víz gázfázisba megy (a forrásponton), vagy amikor a víz jéggé fagy (olvadásponton). Ennek az az oka, hogy a fázisváltás során hozzáadott vagy eltávolított hő nem változtatja meg a hőmérsékletet.
Mi a különbség a hőkapacitás és a fajhő között?
A fő különbség a hőkapacitás és a fajhő között az, hogy a hőkapacitás az anyag mennyiségétől függ, míg a fajlagos hőkapacitás független attól. Továbbá, ha figyelembe vesszük az elméletet, annak a hőmennyiségnek a hőkapacitása, amely egy anyag hőmérsékletének 1 °C-kal vagy 1 K-val történő megváltoztatásához szükséges, míg a fajhő az a hő, amely 1 g anyag hőmérsékletének 1 °C-kal vagy 1 K-val történő megváltoztatásához szükséges.
Összefoglaló – hőkapacitás vs fajhő
A hőkapacitás és a fajhő fontos fogalmak a termodinamikában. A fő különbség a hőkapacitás és a fajhő között az, hogy a hőkapacitás az anyag mennyiségétől függ, míg a fajlagos hőkapacitás független attól.
