Θερμοχωρητικότητα

Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας που μπορεί να μεταφερθεί από τη μια μορφή στην άλλη. Σε αυτό το θέμα, θα συζητήσουμε τα θέματα που σχετίζονται με την ενέργεια που εκτίθεται από την ύλη ή μια ουσία που μπορεί να είναι η θερμοχωρητικότητα, η ειδική θερμοχωρητικότητα ή η μοριακή θερμοχωρητικότητα. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμική ικανότητα. Αυτά μπορεί να είναι η θερμοκρασία, η μάζα και η πίεση του συστήματος.

Θερμοχωρητικότητα:

Ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία μιας ουσίας κατά ένα βαθμό Κελσίου. Δίνεται από:C=(q/∆T)

Ειδική θερμική χωρητικότητα:

Η ειδική θερμοχωρητικότητα ενός συστήματος μπορεί να οριστεί ως η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία της μονάδας μάζας μιας ουσίας κατά ένα βαθμό. Αν μια ποσότητα AQ θερμότητας δίνεται σε μια μάζα m της ουσίας και η θερμοκρασία της αυξάνεται κατά AT, η ειδική θερμοχωρητικότητα s δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση.S=∆ Q/ m ∆ T Η ειδική θερμοχωρητικότητα ενός συστήματος, Ιδιαίτερα σε ένα αέριο σύστημα, ο προσδιορισμός σε σταθερό όγκο είναι διαφορετικός από αυτόν που προσδιορίζεται σε σταθερή πίεση. Έτσι, για να καθοριστεί η ειδική θερμοχωρητικότητα του αερίου θα πρέπει επίσης να προσδιοριστεί η διεργασία. Η θερμική χωρητικότητα μπορεί να συσχετισθεί με την ειδική θερμότητα με τον ακόλουθο τρόπο. )q=m. C. ∆t

Μοριακή θερμική χωρητικότητα:

Είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 mole ουσίας κατά ένα βαθμό Κελσίου.
Μοριακή θερμοχωρητικότητα =c_m =θερμοχωρητικότητα για 1 mole.
c_m =(c/n)
Όπου cm είναι για ένα mole, n=συνολικός αριθμός moles και c είναι η θερμοχωρητικότητα

Θερμιδομετρία

Η θερμιδομετρία ασχολείται με τη μέτρηση της θερμότητας, η βασική συσκευή για το σκοπό αυτό ονομάζεται θερμιδόμετρο. Όταν δύο σώματα σε διαφορετικές θερμοκρασίες «αναμειγνύονται», η θερμότητα «ρέει» από το σώμα σε υψηλότερη θερμοκρασία σε αυτό με χαμηλότερη θερμοκρασία. μέχρι να επιτευχθεί μια κοινή θερμοκρασία «ισορροπίας». Υποθέτοντας ότι αυτή η «ανταλλαγή θερμότητας» περιορίζεται μόνο στα δύο σώματα (δηλαδή, παραβλέποντας οποιαδήποτε απώλεια θερμότητας στο περιβάλλον), έχουμε, από το νόμο της διατήρησης της ενέργειας:Θερμότητα που λαμβάνεται από το ένα σώμα =θερμότητα που χάνεται από το άλλο.

Εφέ Joule-Thomson:

• Σύμφωνα με αυτό το φαινόμενο, η αλλαγή της θερμοκρασίας συμβαίνει όταν ένα αέριο διαστέλλεται αδιαβατικά από μια περιοχή υψηλής πίεσης σε μια περιοχή εξαιρετικά χαμηλής πίεσης μέσω ενός μικρού πίδακα.

• Το φαινόμενο Joule-Thomson είναι μηδέν για ένα ιδανικό αέριο, δηλαδή όταν ένα ιδανικό αέριο διαστέλλεται στο κενό, δεν υπάρχει ούτε απορρόφηση ούτε έκλυση θερμότητας, δηλαδή q =0.

• Για μια αδιαβατική αναστρέψιμη διαστολή ενός αερίου, PV =σταθερά.

• Εργασία που γίνεται σε μια αδιαβατική αναστρέψιμη διαστολή ενός αερίου, π.χ.  w=n R(T2-T1)

Μεταφορά θερμότητας

Η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί από το ένα μέρος στο άλλο με τρεις διαφορετικές μεθόδους, δηλαδή, αγωγή, μεταφορά και ακτινοβολία. Η αγωγή συνήθως λαμβάνει χώρα στα στερεά, η μεταφορά σε υγρά και αέρια και δεν απαιτείται μέσο για την ακτινοβολία.
(i) Αγωγή:Είναι η ροή θερμότητας μέσω ενός άνισα θερμαινόμενου σώματος από μέρη υψηλότερης θερμοκρασίας σε αυτά με χαμηλότερη θερμοκρασία. Ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας δίνεται από όπου το K ονομάζεται θερμική αγωγιμότητα και το Α είναι μια περιοχή διατομής.
(ii) Συναγωγή:Είναι η ροή θερμότητας από την κίνηση του ίδιου του θερμού σώματος που μεταφέρει τη θερμότητά του μαζί του.
(iii) Ακτινοβολία:Είναι ο τρόπος μεταφοράς θερμότητας κατά τον οποίο η θερμότητα ταξιδεύει απευθείας από το ένα μέρος στο άλλο χωρίς τη δράση κάποιου μέσου που παρεμβαίνει.

Θερμική αγωγιμότητα:

Ορίζεται ως η θερμική ενέργεια που μεταφέρεται σε μονάδα χρόνου από τη μονάδα επιφάνειας με διαφορά θερμοκρασίας μονάδας σε σχέση με το μήκος της μονάδας. Εκφράζεται σε Js m °C ή W K

Συμπέρασμα:

Ως εκ τούτου, η θερμοχωρητικότητα είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία μιας μονάδας μάζας μιας ουσίας κατά μια μονάδα βαθμίδας μεταβολής. Διαφέρει από τη Θερμική χωρητικότητα και τη Μοριακή θερμική Ικανότητα. Στο εξής σε αυτό το κεφάλαιο θα ασχοληθούμε με τη θερμότητα, τους τύπους μεταφοράς θερμότητας, τη Θερμοχωρητικότητα, την ειδική θερμοχωρητικότητα και τη μοριακή θερμοχωρητικότητα.