Erisoojus
Spetsiifiline soojus (s) on soojusmahtuvuse eriline tüüp. Erisoojus on termodünaamiline omadus, mis näitab, kui palju soojust on vaja aine ühe massiühiku tõstmiseks ühe temperatuurikraadi võrra. Aine erisoojuse väärtused varieeruvad sõltuvalt sellest, mil määral ta soojust neelab. Mõiste soojusmahtuvus võib olla eksitav, sest soojus q on termin, mis antakse aine või süsteemi energia lisandumisele või eemaldumisele üle barjääri, mis on tingitud vastavalt temperatuuri tõusust või langusest. Temperatuurimuutused on tegelikult energiamuutused. Seetõttu on erisoojus ja muud soojusvõimsuse vormid täpsemad mõõdikud, mis näitavad aine võimet absorbeerida energiat, kui aine temperatuur tõuseb.
Üksused
Üksused on väga olulised iga termodünaamilise omaduse väljendamisel; sama kehtib ka erisoojuse kohta. Soojuse kujul esinevat energiat väljendatakse džaulides (J) või kilodžaulides (kJ), mis on kõige levinumad energiaga seotud mõõtühikud. Üks massiühik mõõdetakse grammides või kilogrammides seoses erisoojusega. Ühe grammi kohta on standardvorm, mida kasutatakse erisoojuse väärtuste tabelites, kuid mõnikord võib kohata viiteid, milles kasutatakse ühte kilogrammi. Üht temperatuuriastet mõõdetakse kas Celsiuse või Kelvini skaalal, kuid tavaliselt Celsiuse skaalal. Kõige sagedamini kasutatakse siis ühikuid J/(g-°C), mis tähistavad erisoojust.
Faktoreid, mis määravad erisoojuse
Temperatuur ja rõhk
Kaks tegurit, mis muudavad materjali erisoojust, on rõhk ja temperatuur. Erisoojus on määratletud standardse, konstantse rõhu (tavaliselt atmosfäärirõhu) juures ja seda esitatakse tavaliselt 25 °C (298,15 K) juures. Standardtemperatuuri kasutatakse seetõttu, et erisoojus sõltub temperatuurist ja võib muutuda erinevate temperatuuriväärtuste juures. Spetsiifilist soojust nimetatakse intensiivseks omaduseks (en:Intensiivsed ja ekstensiivsed omadused intensiivne omadus.) Niikaua kui temperatuur ja rõhk on standardsetel viidatud väärtustel ja faasimuutust ei toimu, jääb mis tahes materjali erisoojuse väärtus konstantseks, sõltumata olemasoleva materjali massist .
Energeetilised vabadusastmed
Materjali erisoojuse suurus sõltub suurel määral molekulaarsel tasandil energeetilistest en:Vabadusastmed (füüsika ja keemia) vabadusastmetest, mis on materjali jaoks kättesaadavad selles faasis (tahke, vedel või gaasiline), milles see asub. Energeetilisi vabadusastmeid on nelja liiki: translatsioon, rotatsioon, vibratsioon ja elektron. Iga vabadusastme saavutamiseks on vaja minimaalset energiakogust. Seega sõltub ainesse salvestatava energia hulk sellest, millist tüüpi ja mitu energeetilist vabadusastet aine antud temperatuuril kaasa annab. Vedelikes on üldiselt rohkem madala energiaga mooduseid ja rohkem energeetilisi vabadusastmeid kui tahketes ainetes ja enamikus gaasides. Selline vabadusastmete laiem valik tekitab vedelate ainete puhul tavaliselt suurema erisoojuse kui tahkete ainete või gaaside puhul. Seda suundumust võib näha tabelis en:Heat capacity#Table of specific heat capacities Table of specific heat capacitiesja võrrelda vedelat vett tahke vee (jää), vase, tina, hapniku ja grafiidiga.
Kasutamine
Spetsiifilist soojust kasutatakse selleks, et arvutada soojuse hulk, mis neeldub, kui materjalile või ainele lisatakse energiat temperatuuri tõusu kaudu kindlaksmääratud vahemikus. Materjalile lisatud soojuse või energia koguse arvutamine on suhteliselt lihtne protsess, kui materjali alg- ja lõpptemperatuur on registreeritud, materjali mass on esitatud ja erisoojus on teada. Soojuse täpse arvutamise eesmärgil peavad erisoojus, materjali mass ja temperatuuriskaala olema samades ühikutes.
Soojuse (q) arvutamise võrrand on järgmine:
Q = s × m × ΔT
Võrrandis on s erisoojus (J/g-°C). m on aine mass grammides. ΔT tähistab aine temperatuurimuutust (°C). Tavapäraselt lahutatakse aine algne temperatuur lõpptemperatuurist pärast kuumutamist, nii et ΔT on võrrandis TFinal -Talgne temperatuur. Asendades kõik väärtused võrrandisse ja korrutades need läbi, tühistatakse massi ja temperatuuri ühikud, jättes soojuse jaoks sobivad ühikud Joule. Sellised arvutused on kasulikud en:Calorimetry calorimetry calorimetry
