termodinamikafizikaistilik ötürülməsienerjiistilik elmi
İstilik Tutumu vs Xüsusi İstilik
Bu müqayisə, bütün bir obyektin temperaturunu qaldırmaq üçün lazım olan ümumi enerjini ölçən istilik tutumu ilə kütləsindən asılı olmayaraq bir materialın daxili istilik xüsusiyyətini təyin edən xüsusi istilik arasındakı kritik fərqləri araşdırır. Bu anlayışları anlamaq iqlim elmindən sənaye mühəndisliyinə qədər müxtəlif sahələr üçün vacibdir.
Seçilmişlər
Xüsusi istilik bir materialın "barmaq izi", istilik tutumu isə bir obyekti təsvir edir.
Su, ümumi maddələr arasında ən yüksək xüsusi istilik dəyərlərindən birinə malikdir.
Bir cismin kütləsinin artırılması onun istilik tutumunu artırır, lakin xüsusi istiliyini dəyişməz qoyur.
Metallar ümumiyyətlə aşağı xüsusi istilik keçiriciliyinə malikdirlər, bu da onları əla istilik keçiriciləri halına gətirir.
İstilik tutumu nədir?
Bütün bir obyektin temperaturunu bir dərəcə dəyişdirmək üçün tələb olunan ümumi istiliyi təmsil edən geniş bir xüsusiyyət.
Simvol: C
Vahid: Kelvin başına Joules (J/K)
Əmlak növü: Geniş (kütlədən asılıdır)
Hesablama: C = Q / ΔT
Əsas Dəyişən: Maddənin miqdarı ilə dəyişikliklər
Xüsusi İstilik nədir?
Bir kütlə vahidini bir dərəcə qaldırmaq üçün lazım olan istiliyi göstərən intensiv bir xüsusiyyət.
Simvol: c (kiçik hərflərlə)
Vahid: Kiloqrama düşən Joules-Kelvin (J/kq·K)
Əmlak növü: İntensiv (kütlədən asılı olmayaraq)
Hesablama: c = Q / (mΔT)
Əsas Dəyişən: Müəyyən bir material üçün sabit
Müqayisə Cədvəli
Xüsusiyyət
İstilik tutumu
Xüsusi İstilik
Tərif
Bir cismin temperaturunu 1°C/K artırmaq üçün sərf olunan ümumi istilik
1 kq maddəni 1°C/K qaldırmaq üçün qızdırın
Əmlakın Təbiəti
Geniş (ölçüdən asılı)
İntensiv (ölçüdən asılı olmayaraq)
SI Vahidi
J/K və ya J/°C
J/(kq·K) və ya J/(kq·°C)
Asılılıq
Kütlədən və materialdan asılıdır
Yalnız materialın növündən asılıdır
Riyazi Simvol
Böyük C hərfi
Kiçik hərflərlə c
Nümunə (Su)
Dəyişir (Bir gölün birdən çox fincanı var)
Sabit (~4,184 J/kq·K)
Ətraflı Müqayisə
Kütlə və Miqyas
Ən fundamental fərq kütlənin dəyərə necə təsir etməsindədir. İstilik tutumu həcm ölçüsüdür, yəni üzgüçülük hovuzunun istilik tutumu bir stəkan sudan daha yüksəkdir, baxmayaraq ki, onlar eyni maddədir. Xüsusi istilik ümumi miqdarı nəzərə almır və yalnız materialın kimliyinə diqqət yetirir, bu da alimlərə dəmir və ağac kimi müxtəlif maddələri ədalətli şəkildə müqayisə etməyə imkan verir.
Laboratoriya və Sahə İstifadəsi
Mühəndislər, avtomobilin mühərrik bloku kimi müəyyən komponentləri dizayn edərkən, bütün hissənin həddindən artıq istiləşmədən əvvəl nə qədər istilik enerjisini udduğunu anlamaq üçün istilik tutumundan istifadə edirlər. Xüsusi istilik, iş üçün düzgün materialı seçmək üçün prosesin əvvəlində istifadə olunur. Məsələn, su tez-tez soyuducu kimi seçilir, çünki onun olduqca yüksək xüsusi istiliyi minimal temperatur dəyişikliyi ilə çoxlu miqdarda enerjini aparmağa imkan verir.
Temperaturun tənzimlənməsi
Hər iki konsepsiya sistemin enerji girişinə necə reaksiya verdiyini təsvir edir. Yüksək istilik tutumuna malik bir obyekt (Yer okeanları kimi) sürətli temperatur dəyişikliklərinə müqavimət göstərərək istilik buferi kimi çıxış edir. Bu müqavimət materialın xüsusi istiliyindən və iştirak edən kütlənin həcmindən qaynaqlanır. Əksər metallar kimi, aşağı xüsusi istiliyə malik materiallar da istiliyə və ya soyuğa məruz qaldıqda demək olar ki, dərhal isinir və soyuyur.
Hesablama Metodları
İstilik tutumunu tapmaq üçün sadəcə əlavə enerjini temperaturun dəyişməsinə bölmək lazımdır. Xüsusi istiliyi tapmaq üçün nümunənin kütləsinə də bölmək lazımdır. Termodinamikada xüsusi istilik tez-tez sabit təzyiq və sabit həcm dəyişikliklərinə bölünür ki, bu da qazların müxtəlif ətraf mühit şəraitində necə davrandığını təhlil edərkən xüsusilə vacibdir.
Üstünlüklər və Eksikliklər
İstilik tutumu
Üstünlüklər
+Bütün sistemin davranışını təsvir edir
+Mühəndislik hissələri üçün vacibdir
+Birbaşa ölçmək asandır
+Termal ətalət üçün faydalıdır
Saxlayıcı
−Obyekt ölçüsü ilə dəyişikliklər
−Maddələri müəyyən etmək mümkün deyil
−Müəyyən obyektlərlə məhdudlaşıb
−Müqayisə üçün uyğunsuzdur
Xüsusi İstilik
Üstünlüklər
+Hər bir material üçün sabit
+Naməlum maddələri müəyyən edir
+Qlobal istifadə üçün standartlaşdırılmışdır
+Material müqayisəsini təmin edir
Saxlayıcı
−Kütlə ölçməsini tələb edir
−Faza (bərk/qaz) ilə dəyişir
−Daha mürəkkəb vahidlər
−Həddindən artıq temperaturdan asılıdır
Yaygın yanlış anlaşılmalar
Əfsanə
Yüksək istilik tutumu bir cismin yaxşı bir keçirici olması deməkdir.
Həqiqət
Əksinə, əksinə, tez-tez belə olur. Yüksək istilik tutumu cismin enerjini saxlaması və temperaturu yavaş-yavaş dəyişməsi deməkdir. Mis kimi yaxşı keçiricilərin xüsusi istiliyi çox vaxt aşağı olur və bu da onlara enerjini saxlamaq əvəzinə sürətlə ötürməyə imkan verir.
Əfsanə
Bir maddə üçün xüsusi istilik heç vaxt dəyişmir.
Həqiqət
Xüsusi istilik əslində maddənin fazasından asılı olaraq dəyişir. Məsələn, maye suyun xüsusi istilik tutumu təxminən 4184 C/kq·K təşkil edir, lakin buz və buxarın dəyərləri bu miqdarın təxminən yarısı qədərdir.
Əfsanə
İstilik tutumu və istilik eyni şeydir.
Həqiqət
İstilik sistemlər arasında ötürülən enerjidir, istilik tutumu isə sistemin temperatur dəyişikliyinin hər dərəcəsinə görə bu enerjinin nə qədərini saxlaya biləcəyini təsvir edən bir xüsusiyyətdir. Biri prosesdir, digəri isə xarakteristikadır.
Əfsanə
Eyni temperatura malik cisimlər eyni istilik miqdarına malikdir.
Həqiqət
İki cisim 50°C-də olsa belə, onların istilik tutumu istilik tutumundan asılıdır. 50°C su ilə dolu böyük bir qazan, 50°C-lik tək bir mis qəpikdən xeyli çox istilik enerjisi ehtiva edir, çünki qazanın istilik tutumu daha yüksəkdir.
Tez-tez verilən suallar
Suyun niyə bu qədər yüksək xüsusi istiliyi var?
Suyun yüksək xüsusi istiliyi güclü hidrogen rabitəsi ilə əlaqədardır. İstilik əlavə edildikdə, molekullar daha sürətli hərəkət etməyə və temperaturu artırmağa başlamazdan əvvəl enerjinin böyük bir hissəsi bu rabitələri qırmaq üçün istifadə olunur. Bu unikal molekulyar quruluş suyu planet üçün inanılmaz dərəcədə təsirli bir istilik tənzimləyicisinə çevirir.
Xüsusi istilik tutumu üçün düstur nədir?
Ən çox yayılmış düstur Q = mcΔT-dir, burada Q əlavə edilən istilik miqdarı, m kütlə, c xüsusi istilik və ΔT temperaturun dəyişməsidir. Xüsusi olaraq c üçün həll etmək üçün tənliyi c = Q / (mΔT) olaraq dəyişdirməlisiniz. Bu, istilik girişini və temperatur artımını ölçməklə materialın xassəsini müəyyən etməyə imkan verir.
Xüsusi istilik iqlimə necə təsir edir?
Suyun qurudan (qaya və torpaqdan) daha yüksək xüsusi istiliyi olduğundan, o, daha yavaş isinir və soyuyur. Bu, sahil ərazilərində daxili ərazilərə nisbətən daha mülayim temperaturun olduğu "dəniz effekti"nə gətirib çıxarır. Okeanlar gün ərzində çox istiləşmədən külli miqdarda günəş enerjisini udur və gecələr yavaş-yavaş buraxır.
Xüsusi istilik istilik keçiriciliyi ilə eynidirmi?
Xeyr, bunlar fərqli anlayışlardır. Xüsusi istilik temperaturu dəyişdirmək üçün nə qədər enerji lazım olduğunu, istilik keçiriciliyi isə həmin enerjinin materialdan nə qədər sürətlə keçdiyini göstərir. Material yüksək xüsusi istilik əmsalı, lakin aşağı keçiriciliyə malik ola bilər, yəni çoxlu enerji saxlayır, lakin onu çox yavaş hərəkət etdirir.
Molar istilik tutumu nədir?
Molar istilik tutumu, maddənin miqdarının kiloqramla deyil, mollarla ölçüldüyü xüsusi istilik tutumunun bir dəyişməsidir. Xüsusilə kimyada maddələri molekulyar səviyyədə müqayisə etmək üçün faydalıdır. Bir maddənin bir molunu bir dərəcə Kelvin artırmaq üçün tələb olunan enerjini təmsil edir.
Bir cismin mənfi istilik tutumu ola bilərmi?
Standart termodinamikada istilik tutumu müsbətdir. Lakin, ulduzlar kimi spesifik astrofiziki sistemlərdə "mənfi istilik tutumu" yarana bilər. Bu hallarda, ulduz enerjisini itirib çökdükcə, onun hissəcikləri cazibə qüvvəsi səbəbindən daha sürətli hərəkət edir və bu da enerji itkisinə baxmayaraq temperaturun artmasına səbəb olur.
Niyə metallar eyni temperaturda ağacdan daha soyuq hiss olunur?
Bu, əsasən istilik keçiriciliyi ilə bağlıdır, lakin xüsusi istilik də rol oynayır. Metalların xüsusi istiliyi aşağı, keçiriciliyi isə yüksəkdir, ona görə də onlar əlinizdən istiliyi tez bir zamanda udur və bu da dərinizin temperaturunun sürətlə aşağı düşməsinə səbəb olur. Taxtanın xüsusi istiliyi daha yüksək, keçiriciliyi isə daha aşağıdır, ona görə də o, enerjinizi bədəninizdən o qədər də tez çəkmir.
Laboratoriyada xüsusi istiliyi necə ölçmək olar?
Ən çox yayılmış metod kalorimetriyadır. Bir maddənin məlum kütləsini müəyyən bir temperatura qədər qızdırırsınız, sonra onu məlum su kütləsi ilə doldurulmuş bir kalorimetrə yerləşdirirsiniz. Qarışığın son tarazlıq temperaturunu ölçməklə, maddənin naməlum xüsusi istiliyini hesablamaq üçün suyun məlum xüsusi istiliyindən istifadə edə bilərsiniz.
Hökm
Radiator və ya planet kimi müəyyən bir bütöv bir obyektin istilik davranışını bilmək lazım olduqda istilik tutumundan istifadə edin. Bir maddəni müəyyən edərkən və ya müxtəlif materialların daxili istilik səmərəliliyini müqayisə edərkən xüsusi istilikdən istifadə edin.