حرارة نوعية
| الديناميكا الحرارية | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
الحرارة النوعية Heat capacity هى كمية الحرارة اللازمة لتتغير درجه حرارة وحدة الكتلة من الجسم بمقدار درجه واحدة. ويرمز لها بالرمز (c) ووحداتها في النظام الدولي هى (J kg-1 K-1)
تعريفات مرتبطة
يقصد بالحرارة الكتلية الحرارة النوعية، وذلك للتأكيد على ارتباط المصطلح بواحدة الكتلة من المادة ، مثل الغرام أوالكيلوغرام، إضافة إلى اختلافها باختلاف نوع المادة، فتعهد بأنها كمية الحرارة اللازمة لحمل درجة حرارة واحدة الكتلة درجة واحدة. لذلك يمكن حتى تختلف قيمها المعطاة بالجداول باختلاف جملة الواحدات المستخدمة وباختلاف السلم الحراري الذي يعبر عن درجة الحرارة. ليس هذا فحسب، بل تبين حتى هذه الكمية تختلف، بصورة عامة، باختلاف مسقط الدرجة على السلم الحراري. وأوضح مثال على ذلك الواحدة التي تقاس بها كمية الحرارة، فقد عهدت بأنها كمية الحرارة اللازمة لحمل درجة حرارة غرام واحد من الماء درجة مئوية (سلزيوس) واحدة، وسميت الحريرة calory؛ إلا حتى بعضهم يستخدم الحدثة لقاء كتلة قدرها كيلوغرام، ويسميها بعضهم الحريرة الكبيرة أوالحرة منعاً للالتباس. ولما زادت دقة القياسات تبين أنها تتغير تغيراً طفيفاً عند قياسها بين 14 ْ و15 ْس عنه عندما تقاس بين 70 و71 ْ س مثلاً، فسميت لذلك حريرة الدرجة 15.
ثمة سبب آخر، في الواقع، لإظهار الكتلة هواكتشاف تشابه سلوك المواد المتنوعة عندما تؤخذ جزيئة غرامية من أي مادة أوما يسمى المول mole، فعرّفت الحرارة المولية؛ كأن نأخذ 63غراماً من النحاس ونقارن سلوكها الحراري مع 27غراماً من الألمنيوم، فنجد تقارباً بين كميتي الحرارة اللازمتين لتغيير درجتيهما درجة واحدة، قرب درجة الحرارة العادية. ويكون التقارب أوضح في حالة الغازات، غير أنه يجب حتى نميز هنا بين إجراء القياس مع إبقاء الضغط ثابتاً، فنرمز لها بـCp ، أوإجرائه مع إبقاء الحجم ثابتا، ونرمز لها بـCv. ففي حينقد يكون الاختلاف بين القياسين في حالة الأجسام الصلبة طفيفاً، قرب درجات الحرارة العادية، فهومن مرتبة قيمة Cv في حالة الغازات.
إن تغير Cv أوCp مع تغير درجة الحرارة يفرض تعريفهما تعريفاً تفاضلياً كنهاية حاصل قسمة مقدارين صغيرين جداً dQ على dT. إذ يجري القياس عادة بأخذ m غراماً من المادة وإعطائها كمية من الحرارة ثم يحدد تغير درجة حرارتها الناتج، فتكون النسبة بينهما هي ما يعهد بالسعة الحرارية للكتلة heat capacity وبالتقسيم ثانية على m نحصل على الحرارة الكتلية الوسطية، يستخلص بعدئذ حسابياً الحرارة الكتلية أوالحرارة المولية عند جميع درجة من درجات الحرارة. يبين الشكل-1- تغيرات الحرارة المولية للنحاس ممثلاً للأجسام الصلبة، وللماء مشروحاً الفرق بين القيمتين عند الانتنطق إلى الحالة الصلبة. ويظهر في الشكل اقتراب الحرارة المولية أوالحرارة الكتلية من الصفر قرب الصفر المطلق.
تساعد فهم الحرارة الكتلية للمواد المتنوعة على اختيار مادة مناسبة للتبريد أولاستخدامها في المبادلات الحرارية، إضافة إلى فهم ناقليتها الحرارية. فإن كبر الحرارة الكتلية لمصهور الصوديوم هوسبب استخدامه في تبريد المفاعلات النووية، كما حتى تفرد الماء بحرارة كتلية عالية بين السوائل تكسبه المزيد من الخواص المميزة الأخرى.
السعة الحرارية
هى كميه الحراره Q اللازمة لحمل درجة حرارة الجسم كله درجة واحدة كلفن
ووحدتها جول/كلفن
الحرارة النوعية لمادة C
هى كميه الحراره C التي الازمة لحمل درجة حرارة كيلوجرام واحد من المادة درجة واحدة كلفن.
إذن فان الحراره النوعيه تعهد بانها السعه الحراريه لوحدة الكتل.
ووحدتها جول/ كجم كلفن
الحرارة النوعية هى خاصية مميزة لمادة الجسم حيث لا تتأثر بكتلته .
الحرارة الكامنة
هى كمية الحرارة اللازمة لتغيير حالة وحدة الكثافة من المادة من حالة إلى أخرى دون تغيير في درجة الحرارة. فعند تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، بالحرارة الكامنة للانصهار، وعند تحول الماده من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة تسمى بالحرارة الكامنة للتجمد، وفي حاله تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية تسمى بالحرارة الكامنة للتصعيد.
Extensive and intensive quantities
فهم القياس
Calculation from first principles
العلاقات الحرارية وتحديد السعة الحرارية
العلاقة بين الحرارات النوعية
الغاز المثالي
سعة الحرارة النوعية
الحرارة النوعية متعدد التوجه
أبعاد الحرارة النوعية
الحرارة النوعية في الصفر المطلق
الحرارة النوعية السلبية
نظرية الحرارة النوعية
العوامل المؤثرة على الحرارة النوعية
الدرجات الحرة
عوامل أخرى
روابط هيدروجينية
الشوائب
الحالة السهلة لغاز أحادي الذرة
| Monatomic gas | CV, m (J/(mol·K)) | CV, m/R |
|---|---|---|
| He | 12.5 | 1.50 |
| Ne | 12.5 | 1.50 |
| Ar | 12.5 | 1.50 |
| Kr | 12.5 | 1.50 |
| Xe | 12.5 | 1.50 |
غاز ثنائي الذرة
at standard temperature (25 oC = 298 K)
| Diatomic gas | CV, m (J/(mol·K)) | CV, m / R |
|---|---|---|
| H2 | 20.18 | 2.427 |
| CO | 20.2 | 2.43 |
| N2 | 19.9 | 2.39 |
| Cl2 | 24.1 | 3.06 |
| Br2 (vapour) | 28.2 | 3.39 |
الغازات العامة
تخزين الطاقة في درجات حرة
تأثير مستويات الطاقة في كمية تخزينها في درجات حرة
وضع تخزين الطاقة "التجميد" لتعديل درجات الحرارة
الفترة الصلبة
جدول قدرات الحرارة النوعية
| Substance | Phase | (mass) specific heat capacity cp or cm J·g−1·K−1 |
Constant pressure molar heat capacity Cp,m J·mol−1·K−1 |
Constant volume molar heat capacity Cv,m J·mol−1·K−1 |
heat capacity Cv J·cm−3·K−1 |
Constant vol. atom-molar heat capacity in units of R Cv,m(atom) atom-mol−1 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
Air (Sea level, dry, 0 °C (273.15 K)) |
gas | 1.0035 | 29.07 | 20.7643 | 0.001297 | ~ 1.25 R |
| Air (typical room conditionsA) |
gas | 1.012 | 29.19 | 20.85 | 0.00121 | ~ 1.25 R |
| Aluminium | solid | 0.897 | 24.2 | 2.422 | 2.91 R | |
| Ammonia | liquid | 4.700 | 80.08 | 3.263 | 3.21 R | |
| (incl. human) | mixed | 3.5 | 3.7* | |||
| Antimony | solid | 0.207 | 25.2 | 1.386 | 3.03 R | |
| Argon | gas | 0.5203 | 20.7862 | 12.4717 | 1.50 R | |
| Arsenic | solid | 0.328 | 24.6 | 1.878 | 2.96 R | |
| Beryllium | solid | 1.82 | 16.4 | 3.367 | 1.97 R | |
| Bismuth | solid | 0.123 | 25.7 | 1.20 | 3.09 R | |
| Cadmium | solid | 0.231 | 26.02 | 3.13 R | ||
| Carbon dioxide CO2 | gas | 0.839* | 36.94 | 28.46 | 1.14 R | |
| Chromium | solid | 0.449 | 23.35 | 2.81 R | ||
| Copper | solid | 0.385 | 24.47 | 3.45 | 2.94 R | |
| Diamond | solid | 0.5091 | 6.115 | 1.782 | 0.74 R | |
| Ethanol | liquid | 2.44 | 112 | 1.925 | 1.50 R | |
| Gasoline (octane) | liquid | 2.22 | 228 | 1.64 | 1.05 R | |
| Glass | solid | 0.84 | ||||
| Gold | solid | 0.129 | 25.42 | 2.492 | 3.05 R | |
| Granite | solid | 0.790 | 2.17 | |||
| Graphite | solid | 0.710 | 8.53 | 1.534 | 1.03 R | |
| Helium | gas | 5.1932 | 20.7862 | 12.4717 | 1.50 R | |
| Hydrogen | gas | 14.30 | 28.82 | 1.23 R | ||
| Hydrogen sulfide H2S | gas | 1.015* | 34.60 | 1.05 R | ||
| Iron | solid | 0.450 | 25.1[] | 3.537 | 3.02 R | |
| Lead | solid | 0.129 | 26.4 | 1.44 | 3.18 R | |
| Lithium | solid | 3.58 | 24.8 | 1.912 | 2.98 R | |
| Lithium at 181 °C | liquid | 4.379 | 30.33 | 2.242 | 3.65 R | |
| Magnesium | solid | 1.02 | 24.9 | 1.773 | 2.99 R | |
| Mercury | liquid | 0.1395 | 27.98 | 1.888 | 3.36 R | |
| Methane at 2 °C | gas | 2.191 | 35.69 | 0.66 R | ||
| Methanol (298 K) | liquid | 2.14 | 68.62 | 1.38 R | ||
| Nitrogen | gas | 1.040 | 29.12 | 20.8 | 1.25 R | |
| Neon | gas | 1.0301 | 20.7862 | 12.4717 | 1.50 R | |
| Oxygen | gas | 0.918 | 29.38 | 21.0 | 1.26 R | |
|
Paraffin wax C25H52 |
solid | 2.5 (ave) | 900 | 2.325 | 1.41 R | |
|
Polyethylene (rotomolding grade) |
solid | 2.3027 | ||||
|
Polyethylene (rotomolding grade) |
liquid | 2.9308 | ||||
| Silica (fused) | solid | 0.703 | 42.2 | 1.547 | 1.69 R | |
| Silver | solid | 0.233 | 24.9 | 2.44 | 2.99 R | |
| Sodium | solid | 1.230 | 28.23 | 3.39 R | ||
| Tin | solid | 0.227 | 27.112 | 3.26 R | ||
| Titanium | solid | 0.523 | 26.060 | 3.13 R | ||
| Tungsten | solid | 0.134 | 24.8 | 2.58 | 2.98 R | |
| Uranium | solid | 0.116 | 27.7 | 2.216 | 3.33 R | |
| Water at 100 °C (steam) | gas | 2.080 | 37.47 | 28.03 | 1.12 R | |
| Water at 25 °C | liquid | 4.1813 | 75.327 | 74.53 | 4.1796 | 3.02 R |
| Water at 100 °C | liquid | 4.1813 | 75.327 | 74.53 | 4.2160 | 3.02 R |
| Water at −10 °C (ice) | solid | 2.11 | 38.09 | 1.938 | 1.53 R | |
| Zinc | solid | 0.387 | 25.2 | 2.76 | 3.03 R | |
| Substance | Phase |
Cp J/(g·K) |
Cp,m J/(mol·K) |
Cv,m J/(mol·K) |
heat capacity J/(cm3·K) |
سعة الحرارة النوعية لمواد البناء
(Usually of interest to builders and solar designers)
| Substance | Phase |
cp J/(g·K) |
|---|---|---|
| Asphalt | solid | 0.920 |
| Brick | solid | 0.840 |
| Concrete | solid | 0.880 |
| Glass, silica | solid | 0.840 |
| Glass, crown | solid | 0.670 |
| Glass, flint | solid | 0.503 |
| Glass, pyrex | solid | 0.753 |
| Granite | solid | 0.790 |
| Gypsum | solid | 1.090 |
| Marble, mica | solid | 0.880 |
| Sand | solid | 0.835 |
| Soil | solid | 0.800 |
| Sulphur Hexafluoride | gas | 0.664 |
| Wood | solid | 1.7 (1.2 to 2.3) |
| Substance | Phase |
cp J/(g·K) |
انظر ايضا
- الحرارة
- حرارة كامنة
- Quantum statistical mechanics
- Heat capacity ratio
- Statistical mechanics
- Thermodynamic equations
- Thermodynamic databases for pure substances
- Heat equation
- Heat transfer coefficient
- Latent heat
- Material properties (thermodynamics)
- Joback method (Estimation of heat capacities)
- Specific melting heat
- Specific heat of vaporization
- Volumetric heat capacity
- Thermal mass
- R-value (insulation)
الهوامش
المصادر
- ^ فوزي عوض. "الحرارة الكتلية". الموسوعة العربية.
-
^
Reif, F. (1965). Fundamentals of statistical and thermal physics. McGraw-Hill. pp. 253–254. ISBN Check
|isbn=value: length (help). - ^ Charles Kittel; Herbert Kroemer (2000). Thermal physics. Freeman. p. 78. ISBN .
- ^ Page 183 in: Cornelius, Flemming (2008). Medical biophysics (6th ed.). ISBN . (also giving a density of 1.06 kg/L)
- ^ "Table of Specific Heats".
- ^ Young; Geller (2008). Young and Geller College Physics (8th ed.). Pearson Education. ISBN .
- ^ "Materials Properties Handbook" (PDF). UCLA.
- ^ "HCV (Molar Heat Capacity (cV)) Data for Methanol". Dortmund Data Bank Software and Separation Technology.
- ^ Crawford, R. J. Rotational molding of plastics. ISBN .
وصلات خارجية
- Air Specific Heat Capacity Calculator
 |
مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع [[commons:خطأ لوا في وحدة:WikidataIB على السطر 496: attempt to index field 'wikibase' (a nil value).|خطأ لوا في وحدة:WikidataIB على السطر 496: attempt to index field 'wikibase' (a nil value).]]. |
نطقب:بذرة هندسة ميكانيكية
