Spetsiifiline soojusvõimsus vs soojusvõimsus
Soojusvõimsus ja erisoojusvõimsus on termodünaamika valdkonnas kaks väga olulist mõistet. Nendel kontseptsioonidel on termodünaamikas enamikus rakendustes ülitähtis roll. See artikkel tutvustab nende kahe mõiste erinevusi ja sarnasusi.
Mis on soojusvõimsus?
Soojusmaht on aine äärmiselt oluline omadus. Soojusmaht on mõõdetav soojusomadus. See on määratletud kui soojusenergia kogus, mis on vajalik aine temperatuuri tõstmiseks antud temperatuuri võrra. SI ühikute süsteemis on soojusvõime määratletud kui soojushulk, mis on vajalik proovi temperatuuri tõstmiseks 1 kelvini võrra. Soojusvõimsuse ühikud on džaulid kelvini kohta. Proovi soojusvõime sõltub proovis sisalduvatest ainetest, nende sidumisstruktuurist ja iga aine massist. Eseme soojusmahtuvus on äärmiselt oluline, sest selle abil saab mõõta objekti neeldunud või eraldatava soojushulka, kasutades objekti temperatuurimuutust.
Maa atmosfääri soojusvõimsust peetakse laboritingimustes toimuva soojusvahetuse osas lõpmatuks. Seetõttu peetakse keskkonda sellistes protsessides lõpmatuks jahutusradiaatoriks. Kuid suure soojustootmisprotsessi, näiteks päikesest tuleva soojuse korral ei saa Maa atmosfääri pidada lõpmatuks jahutusradiaatoriks. Gaasidega seotud protsesside jaoks on spetsiaalselt määratletud kahte tüüpi soojusvõimsused. Esimene neist on konstantse mahuga soojusvõimsus ja see on soojusvõimsus, mida mõõdetakse siis, kui protsess viiakse läbi konstantses mahus. Kuna paisumine pole võimalik, ei saa gaas välisküljel mingit tööd teha. Seetõttu põhjustab kogu sisendenergia temperatuuri tõusu. Teine tüüp on püsiva rõhuga soojusvõimsus. Sellisel juhul saab gaas keskkonnale tööd teha. Kuna paisumine tähendab töö tegemist, ei tõsta kogu tarnitav soojus temperatuuri.
Mis on erisoojusvõimsus?
Spetsiifiline soojusvõimsus on määratletud kui soojusenergia kogus, mis on vajalik 1 kilogrammi eseme temperatuuri tõstmiseks 1 kelvini võrra. Spetsiifilise soojusvõimsuse ühikud on Joule Kelvini kilogrammi kohta. Puhta aine erisoojusvõimsus on konstant. Kui objekti koostis on teada, saab erisoojusvõimsust hõlpsasti arvutada, liites teatud ainete soojusvõimsused korrutatuna vastava osaga. Objekti erisoojusvõimsus ei sõltu eseme massist. Seda võib võtta ka kui objekti soojusvõimsust jagatuna eseme massiga.
Mis vahe on erisoojusvõimsusel ja soojusvõimsusel?
• Spetsiifiline soojusvõimsus on materjali omadus, kuid soojusvõimsus on objekti omadus.
• Puhta aine erisoojusvõime on konstantne, kuid mis tahes aine soojusmahtuvus sõltub proovi massist.
• Spetsiifiline soojusvõimsus ei sõltu massist, samas kui soojusvõimsus sõltub.
