تفاوت اصلی بین ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه این است که ظرفیت گرمایی به مقدار ماده بستگی دارد، در حالی که ظرفیت گرمایی ویژه مستقل از آن است.
وقتی ماده ای را گرم می کنیم دمای آن بالا می رود و وقتی آن را خنک می کنیم دمای آن کاهش می یابد. این اختلاف دما متناسب با مقدار گرمای عرضه شده است. ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه دو ثابت تناسب هستند که به تغییر دما و مقدار گرما مربوط می‌شوند.
ظرفیت گرمایی چیست؟
در ترمودینامیک، انرژی کل یک سیستم، انرژی داخلی است.انرژی داخلی کل انرژی جنبشی و پتانسیل مولکول ها را در سیستم مشخص می کند. ما می توانیم انرژی داخلی یک سیستم را با انجام کار روی سیستم یا با گرم کردن آن تغییر دهیم. انرژی درونی یک ماده زمانی افزایش می یابد که دمای آن را افزایش دهیم. مقدار افزایش بستگی به شرایطی دارد که در آن گرمایش انجام می شود. در اینجا، برای افزایش دما به گرما نیاز داریم.
ظرفیت حرارتی (C) یک ماده عبارت است از "مقدار گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک ماده به میزان یک درجه سانتیگراد (یا یک کلوین)". ظرفیت گرمایی از ماده ای به ماده دیگر متفاوت است. مقدار ماده با ظرفیت گرمایی نسبت مستقیم دارد. یعنی با دو برابر شدن جرم یک ماده، ظرفیت گرمایی دو برابر می شود. گرمایی که برای افزایش دما از t1 به t2 از یک ماده نیاز داریم با استفاده از رابطه زیر قابل محاسبه است.
q=C x ∆t
q=گرمای مورد نیاز
∆t=t1-t2
شکل 01: ظرفیت گرمایی هلیوم
واحد ظرفیت گرمایی JºC-1 یا JK-1 است. دو نوع ظرفیت حرارتی در ترمودینامیک تعریف شده است. ظرفیت گرمایی در فشار ثابت و ظرفیت گرمایی در حجم ثابت.
گرمای ویژه چیست؟
ظرفیت گرمایی به مقدار ماده بستگی دارد. گرمای ویژه یا ظرفیت گرمایی ویژه (ها) ظرفیت گرمایی است که مستقل از مقدار مواد است. می‌توانیم آن را به‌عنوان «مقدار گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم از یک ماده به اندازه یک درجه سانتیگراد (یا یک کلوین) در فشار ثابت تعریف کنیم.»
واحد گرمای ویژه Jg-1oC-1 است گرمای ویژه آب با مقدار ۴ بسیار زیاد است..186 Jg-1oC-1 به این معنی است که برای افزایش دمای ۱ گرم آب به میزان ۱ درجه سانتی گراد، به ۴.۱۸۶ ژول انرژی گرمایی نیاز داریم.. این مقدار بالا نقش آب را در تنظیم حرارتی به حساب می آورد. برای یافتن گرمای لازم برای افزایش دمای یک جرم معین از یک ماده از t1 به t2 می توان از رابطه زیر استفاده کرد.
q=m x s x ∆t
q=گرمای مورد نیاز
m=جرم ماده
∆t=t1-t2
اما اگر واکنش شامل تغییر فاز باشد، معادله فوق اعمال نمی شود. به عنوان مثال، زمانی که آب به فاز گاز می رود (در نقطه جوش)، یا زمانی که آب یخ می زند و یخ ایجاد می کند (در نقطه ذوب). این به این دلیل است که گرمای اضافه یا حذف شده در طول تغییر فاز، دما را تغییر نمی‌دهد.
تفاوت بین ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه چیست؟
تفاوت اصلی بین ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه این است که ظرفیت گرمایی به مقدار ماده بستگی دارد در حالی که ظرفیت گرمایی ویژه مستقل از آن است.علاوه بر این، هنگام در نظر گرفتن این تئوری، ظرفیت گرمایی مقدار گرمای مورد نیاز برای تغییر دمای یک ماده به میزان 1 درجه سانتی گراد یا 1 کلوین است در حالی که گرمای ویژه، گرمای مورد نیاز برای تغییر 1 گرم دمای مواد به میزان 1 درجه سانتی گراد یا 1K است.
خلاصه - ظرفیت گرمایی در مقابل گرمای ویژه
ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه اصطلاحات مهم در ترمودینامیک هستند. تفاوت اصلی بین ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه این است که ظرفیت گرمایی به مقدار ماده بستگی دارد در حالی که ظرفیت گرمایی ویژه مستقل از آن است.
