De term soortelijke warmte verwijst naar de totale hoeveelheid warmte-energie die een eenheid van een stof nodig heeft om de temperatuur met 1°C te verhogen. Aan de andere kant is thermische geleidbaarheid het vermogen van een bepaald materiaal om warmte-energie er doorheen over te dragen of te geleiden.
Specifieke warmte versus thermische geleidbaarheid
Het verschil tussen soortelijke warmte en thermische geleidbaarheid is dat soortelijke warmte verwijst naar de hoeveelheid warmte-energie die een stof (1 g of 1 kg typisch) nodig heeft om de temperatuur met 1 ° C te verhogen, terwijl thermische geleidbaarheid een maat is voor de snelheid waarbij warmte-energie door een bepaald materiaal gaat.
Specifieke warmte wordt over het algemeen gemeten in calorieën of joule per gram per graad Celsius. Soms wordt de verhouding van de soortelijke warmtecapaciteiten van een stof bij een bepaalde temperatuur tot die van een referentiestof bij een referentietemperatuur ook wel soortelijke warmte genoemd. De formule om de soortelijke warmte te berekenen is:
c = ΔQ m ΔT
waar
c verwijst naar de soortelijke warmte van een stof
ΔQ verwijst naar de warmte die door de stof wordt gewonnen of verloren,
m verwijst naar de massa van de stof, en
ΔT verwijst naar de verandering in temperatuur van de stof.
Thermische geleidbaarheid is een van de drie processen van warmteoverdracht: convectie, geleiding en straling. De eenheid is Watt per meter Kelvin. Thermische geleidbaarheid is afhankelijk van een aantal factoren, zoals temperatuur, vochtgehalte en dichtheid van een materiaal.
K = (QL)/(A ΔT)
waar
K verwijst naar de thermische geleidbaarheid (W/m.K),
Q verwijst naar de hoeveelheid warmte die over een materiaal wordt overgedragen (joule/seconde of watt),
L verwijst naar de afstand tussen twee isotherme vlakken,
A verwijst naar de oppervlakte (vierkante meter), en
ΔT verwijst naar het temperatuurverschil (Kelvin).
Vergelijkingstabel tussen soortelijke warmte en thermische geleidbaarheid
| Parameters van vergelijking: | Specifieke hitte | Warmtegeleiding |
| Definitie | Specifieke warmte verwijst naar de totale hoeveelheid warmte-energie die een eenheid van een stof nodig heeft om de temperatuur met 1°C te verhogen. | Thermische geleidbaarheid verwijst naar het vermogen van het gegeven materiaal om warmte-energie erover over te dragen. |
| Symbool | Specifieke warmte wordt meestal aangeduid als c P of s. | Thermische geleidbaarheid wordt aangegeven met K. |
| Eenheden | De soortelijke warmte wordt meestal gemeten in calorieën of joule per gram per graad Celsius of Kelvin (J/(kg K) of J/(kg °C)). | De eenheid voor thermische geleidbaarheid is watt per meter-kelvin (W/(m⋅K)). |
| Formule | c = ΔQ m ΔT | K = (QL)/(A ΔT) |
| Beïnvloedende factoren | De soortelijke warmte is afhankelijk van het type en de fase van een stof. | De thermische geleidbaarheid is voornamelijk afhankelijk van de temperatuur en de richting van de warmteoverdracht. |
| Experimentele waarden voor sommige verbindingen | De soortelijke warmte van water is 4.186 joule per kilogram per graad Celsius, terwijl die van hout 1.700 joule per kilogram per graad Celsius is. | De thermische geleidbaarheid van water bij 0°C is 0,5610 W/(m·K), terwijl die van hout 0,12-0,04 W/(m·k) is. |
| Toepassingen | Stoffen met een lage soortelijke warmtecapaciteit worden gebruikt in kookgerei zoals waterkokers en braadpannen. | Materialen met een hoge thermische geleidbaarheid worden meestal gebruikt in koellichaamtoepassingen, terwijl materialen met een lage thermische geleidbaarheid worden gebruikt als thermische isolatoren. |
Wat is specifieke warmte?
Specifieke warmte is ook bekend als de massale warmtecapaciteit. Het kan ook verwijzen naar de verhouding van de specifieke warmtecapaciteiten van een stof bij een bepaalde temperatuur tot die van een referentiestof bij een referentietemperatuur. Er is aangetoond dat de soortelijke warmte van stoffen het mogelijk maakt het atoomgewicht van verbindingen te berekenen. Specifieke warmtewaarden zijn altijd afhankelijk van de fase en eigenschappen van een stof en worden empirisch gemeten en zijn als referentie beschikbaar.
Stoffen met een lage soortelijke warmtecapaciteit worden gebruikt in kookgerei zoals waterkokers, potten, braadpannen, enzovoort; dit komt doordat deze stoffen bij een kleine hoeveelheid warmte snel opwarmen. Specifieke warmte wordt ook gebruikt bij de constructie van handgrepen (handvatten van kookplaten en ketels), isolatoren en ovenafdekkingen; omdat er slechts een kleine temperatuurverandering wordt waargenomen, zelfs na blootstelling aan een grote hoeveelheid warmte.
Wat is thermische geleidbaarheid?
Thermische geleidbaarheid vindt plaats door moleculaire agitatie in een bepaalde stof. Dat wil zeggen, warmte-energie wordt getransporteerd als gevolg van willekeurige moleculaire beweging. Materialen zoals aluminium, koper en zilver hebben een hoge thermische geleidbaarheid en zijn daarom goede thermische geleiders. Materialen zoals hout, aluminiumoxide, polyurethaan en polystyreen hebben een lage thermische geleidbaarheid. Dergelijke materialen zijn thermische isolatoren.
De thermische geleidbaarheid van een stof varieert wanneer de stof van de ene fase naar de andere verandert. De thermische geleidbaarheid van ijs verandert bijvoorbeeld wanneer het in water smelt.
Belangrijkste verschillen tussen soortelijke warmte en thermische geleidbaarheid
Gevolgtrekking
Het specifieke warmteconcept wordt gebruikt bij de vervaardiging van kookgerei. Hiervoor worden stoffen met een lage soortelijke warmte gebruikt. Thermische geleidbaarheid wordt gebruikt om isolatiematerialen en materialen te vinden die worden gebruikt voor koellichaamtoepassingen. Metalen met een hoge thermische geleidbaarheid, bijvoorbeeld koper, vertonen ook een hoge elektrische geleidbaarheid. De overdracht van warmte vindt met een hogere snelheid plaats over materialen met een hoge thermische geleidbaarheid in vergelijking met materialen met een lage thermische geleidbaarheid.
