lämpökehitys

Lämpökehitys tarkoittaa prosessin aikana vapautuvan tai sitoutuvan lämmön kokonaismäärää sekä lämpötilan muutosta, joka seuraa tapahtumista. Se voidaan tarkastella sekä kokonaisuutena (Q, joule) että ajassa muuttuvana määränä (dQ/dt, watti). Lämpökehitys liittyy olennaisesti termodynamiikkaan ja energian siirtymiseen aineessa.

In kemiallisissa prosesseissa lämpökehitys osoittaa reaktion luonteen: eksoterminen reaktio vapauttaa lämpöä, endoterminen ottaa lämpöä vastaan. Lämpökehitys riippuu aineista, olosuhteista sekä reaktion etenemisnopeudesta ja voi vaikuttaa prosessin kestoon sekä turvallisuuteen.

Mitoitus: Kalorimetria on perusmenetelmä lämpökehityksen mittaamiseen. Yksinkertaisessa tapauksessa Q = m c ΔT kertoo, kuinka paljon lämpöä muuttuu, kun kappaleen massa on m, sen ominaislämpökapasiteetti on c ja lämpötilan muutos ΔT tapahtuu. Yleisiä laitteita ovat pommikalorimetri, jolla mitataan palamisen tuottamaa lämpökehitystä, sekä differentiaalinen skannauskalorimetri (DSC), jolla tutkitaan materiaalien lämpövirtauksia ja faasimuutoksia pienillä lämpötilan muutoksilla.

Turvallisuus ja suunnittelu: Liiallinen lämpökehitys voi johtaa nopeaan lämpötilan nousuun, lämpöpakokseen ja mahdollisiin vaaratilanteisiin kuten tulipesän syntymiseen. Siksi lämpökehityksen hallinta on tärkeää kemiallisissa prosesseissa, akkukäytössä sekä rakennusten ja teollisuusprosessien suunnittelussa, mukaan lukien lämmöneristys, jäähdytys ja lämpöjohtavuuden hallinta.

Esimerkkejä sovelluksista: akkuteknologiat kuten litiumioni-akkujen lataus ja purku aiheuttavat lämpökehitystä; kemialliset prosessit kuten exoteremiset reaktiot; metallurgia ja elintarvikkeiden kuumennusprosessit hyödyntävät tai hallitsevat lämpökehitystä.