افتح القائمة الرئيسية

تغييرات

تم إزالة 112 بايت ، ‏ قبل 3 سنوات
ط
Bot: Cleaning up old interwiki links; تغييرات تجميلية
'''الحرارة النوعية''' {{إنج| Specific Heat}} هي كمية الحرارة اللازمة لرفع [[درجة الحرارة|درجه حرارة]] 1 [[كيلوجرام]] من المادة بمقدار درجه واحدة. ويرمز لها بالرمز (c) ووحداتها في النظام الدولي هي ([[جول]]/[[كيلوجرام]]/[[كلفن]])
:
وحدة قياسها هي : جول / (كجم . ْم) أو جول / (كجم . كلفن )
 
والجدول أدناه يبين الحرارة النوعية لبعض المواد :
{| class="wikitable" border="1"
!المادة
|}
 
وسبب اختلاف '''الحرارة النوعية ''' من مادة إلى أخرى يعود إلى مدى تراص و [[رابطة تساهمية|ترابط]] [[ذرة|ذرات]] المادة ومن ثم قدرتها على توصيل الحرارة. فعلى سبيل المثال: ذرات [[الحديد]] تكون متراصة بشكل [[نظام بلوري مكعب]] ، و عند تسخينه تنتقل [[الحرارة]] بين أجزائه بسرعة وتزاد اهتزازات الذرات و ترتفع [[درجة الحرارة|درجة حرارته]] التي هي تعبير عن حركة اهتزازات الذرات فيه . أما في حالة [[الماء]] فإن جزيئات الماء ليست مترابطة بنفس الشدة حيث توجد في [[حالة سائلة|الحالة السائلة]] ولا هي متراصة بل تتحرك بحرية كبيرة لذلك يكون توصيل الحرارة فيما بينها أضعف وتحتاج إلى قدر أكبر من الحرارة.
 
فإذا أخذنا كتلتين متساويتين من [[الماء]] و [[زيت|الزيت]] وقمنا بتسخين كل منهما لفترة متساوية بنفس اللهب فإننا نلاحظ بعد فترة أن درجة الحرارة الماء تكون أقل بكثير من درجة حرارة الزيت وهذا يعنى أن للماء [[سعة حرارية]] أكبر من السعة الحرارية للزيت . ولذلك نقول أن الحرارة النوعية للماء أكبر من الحرارة النوعية للزيت.
 
تزداد درجة حرارة الماء بمعدل نحو 4180 جول / كيلوجرام بالتسخين حتى تصل إلى 100 درجة مئوية ، عندئذ تسود [[حرارة تبخر|حرارة التبخير]] وهي كمية الحرارة بالجول التي يحتاجها 1 [[كيلوجرام]] من الماء ليتحول من [[حالة سائلة|الحالة السائلة]] إلى [[حالة غازية|الحالة الغازية]] (بخار).
{مقالة رئيسية [[حرارة كامنة]]}
 
هي كمية الحرارة اللازمة لتغيير حالة 1 [[كيلوجرام]] من المادة من حالة إلى أخرى دون تغيير في درجة الحرارة (مثل تحول الماء إلى بخار). فعند تحول المادة من [[حالة صلبة|الحالة الصلبة]] إلى [[حالة سائلة|الحالة السائلة]] لا بد وان تكتسب المادة كمية من الحرارة - وهي في هذه الحالة - [[حرارة الانصهار]] ، وتصبح مخزونة (كامنة) في السائل.
 
وعند تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة تفقد المادة [[حرارة الانصهار]] وتصبح مادة صلبة . (مع العلم بأن المادة الصلبة هي الأخرى تحتوي على قدر من الحرارة الكامنة خاصة بها) .
 
وفي حاله تحول المادة من [[حالة سائلة|الحالة السائلة]] إلى [[حالة غازية|الحالة الغازية]] تسمى [[حرارة تبخر]] أو
الحرارة الكامنة [[تسامي|للتصعيد]].
 
== الحرارة النوعية للغازات ==
 
تعتمد الحرارة النوعية للغاز على ظروفه ، ونفرق بين الحرارة النوعية للغاز عند ثبات [[ضغط|ضغطه]]ه ''c<sub>p</sub>'' (تساوي الضغط Isobare) أو الحرارة النوعية للغاز عند ثبات [[حجم|حجمه]]ه ''c<sub>V</sub>'' (تساوي الحجم Isochore ) .
 
وينطبق بصفة عامة :
:<math>\,c_p > c_V</math>
 
ويرجع سبب أن الحرارة النوعية للغاز عند ضغط ثابت أكبر من حرارته النوعية عند حجم ثابت أنه عند ثبات الحجم لا يزاول [[عمل (ترموديناميك)|شغل]] أثناء رفع الحرارة ، أي أن كمية الحرارة المكتسبة من المادة تعمل بكاملها على رفع درجة حرارته ، بينما في حالة في حالة تثبيت ضغط الغاز فإن جزءا من الحرارة التي يكتسبها الغاز تؤدي إلى زيادة حجمه وبالتالي أداء [[عمل (ترموديناميك)|شغل]] (الشغل يساوي p.dV) ، والجزء الباقي من الحرارة المكتسبة تعمل على رفع [[درجة حرارة]] الغاز.
 
أما في حالتي المادة السائلة أو المادة الصلبة فلا يعني هذا الفرق شيئا حيث أن التمدد يكون طفيفا جدا بمقارنته بتمدد الغاز.
 
بالنسبة للغازات تنطبق العلاقة التقريبية:
:<math>\,c_p = c_V + R_\mathrm{s}</math>.
حيث:
 
: <math>R_\mathrm{s}</math> [[ثابت الغازات العام|ثابت الغازات النوعي]],
 
: و <math>R_\mathrm{s}= R/M</math>
 
: و ''R'' [[ثابت الغازات العام]] (R = 8.314472 [[جول]] · [[كلفن]]<sup>-1</sup> · [[مول]]<sup>-1</sup>)
 
: و ''M'' [[كتلة مولية|الكتلة المولية]] للغاز .
 
وينطبق أيضا التقريب للحرارة النوعية عند ثبات الحجم:
حيث:
 
: <math>f \geq 3</math> عدد [[درجة حرية|درجات حرية]] [[جزيئ|جزيئ الغاز]] (تعتمد هل جسيمات الغاز [[ذرة|ذرات منفردة]] أم غاز ثنائي الذرات أم يتكون جزيئ الغاز من ثلاثة ذرات ، وغيرها ).
 
وتتكون [[طاقة]] الجزيئ من ثلاثة درجات حرية خاصة [[طاقة حركة|بطاقة الحركة]] : (حركة في الاتجاه س ، وحركة في اتجاه ص ، وحركة في اتجاه المحور ع) ، ويضاف إليها "طاقة دورانية " بعدد من درجات الحرية بين الصفر و 3 وهي تختص بطاقة دوران الجزيئ حول نفسه (وتكون صفرا إذا كان الجزيئ أحادي الذرة) ، ويضاف غليهما أيضا "طاقة اهتزاز" لعدد من درجات الحرية بين الصفر و
''n'' من درجات حرية اهتزاز مكونات الجزيئ .
 
يمكن حساب <math>\,c_p</math> من
<math>\,R_\mathrm{s}</math> و [[معامل ثبات الإنتروبية]] (كابا <math>\kappa</math> ):
 
:<math>\,c_p=\frac{\kappa}{(\kappa-1)}\cdot R_\mathrm{s}</math>
 
ونستنتج تلك العلاقة من المعادلات المذكورة مع وضع :
 
:<math>\kappa = \frac{f+2}{f}</math>.
== الحرارة النوعية لغاز مثالي ==
 
طبقا للنظرية الحركة الحرارية للغازات تبلغ [[طاقة داخلية|الطاقة الداخلية]] لغاز مثالي ذو [[ذرة|ذرات]] منفردة
(3/2)RT
. وهي تزيد للغاز الذي تتكون جزيئاته من عدة ذرات ، فعلى سبيل المثال فهي تبلغ
(5/2)RT غاز جزياته ثنائية الذرات (مثل الأكسجين، والنيتروجين و [[الهيدروجين]]) ، ولا يمكن حسابها عندما تكون جزيئات الغاز أكثر تعقيدا من ثلاثة ذرات [[جزيئ|للجزيئ]].
 
الحرارة النوعية عند ضغط ثابت :
 
* <math>C_V = \frac{3R}{2M}</math> للغازمثالي ذو ذرات منفردة ;
* <math>C_V = \frac{5R}{2M}</math> لغاز مثالي تتكون جزيئاته من ذرتين , عندما تكون درجة حرارته <math>T_\textrm \,</math> بين درجة حرارة الدوران ودرجة حرارة الاهتزاز <math>T_\textrm{rotation} < T < T_\textrm{vibration} \,</math>.
(درجة حرارة دوران الجزيئ حول نفسه تكون عادة أقل من درجة الحرارة التي عندها تبدأ ذرات الجزيئ في الاهتزاز فيما بينها) .
 
وفي الواقع عندما تكون
<math> T < T_\textrm{rotation}\,</math>
نحصل على
<math>C_V = \frac{3R}{2M}</math>
(وهو الجزء الخاص لغاز ذو ذرات منفردة)
وعندما ترتفع درجة حرارة الغاز وتصل إلى
<math> T > T_\textrm{vibration} \,</math>
تصبح الحرارة النوعية لغاز ذو جزيئات ثنائية الذرات : <math>C_V = \frac{7R}{2M}</math> .
 
ويمكن استنتاج الحرارة النوعية عند ضغط ثابت من الحرارة النوعية عند حجم ثابت ، حيث تنطبق معادلة الغاز المثالي :
 
:<math>pv = \frac{RT}{M}</math>, وبالتالي : <math>\frac{\partial (pv)}{\partial T} = \frac{R}{M} </math>
:''p'' [[الضغط]],
 
:''v'' [[حجم مولي|حجم 1 مول]]<ref>Le volume massique est la grandeur inverse de la volumique]].</ref>,
 
: R [[ثابت الغازات العام]] <ref>{{internetquelle |url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?r |hrsg=National Institute of Standards and Technology |titel=CODATA Recommended Values |zugriff=16. Juni 2011}} Wert für die Universelle Gaskonstante, veröffentlicht durch das amerikanische National Institute of Standards and Technology mit CODATA als Datenquelle</ref>
 
: M [[كتلة مولية|الكتلة المولية]] للغاز تحت الاعتبار .
 
والفرق بينهما لا يعتمد على درجة الحرارة :
<math>C_p - C_V = \left( \frac{\partial (u+pv)}{\partial T} \right)_p - \left( \frac{\partial u}{\partial T} \right)_V = \frac{R}{M}</math>
 
حيث ''u'' تعتمد فقط على درجة الحرارة.
 
في نفس الوقت تعتبر النسبة بين الحرارة النوعية عند ضغط ثابت والحرارة النوعية عند حجم ثابت من العوامل الهامة في [[نظام حركة حرارية]] (نظام ترموديناميكي) ، ويسمى بالمعامل جاما γ:
وتعتمد قيمة المعامل جاما على طبيعة الغاز ، وفي حالة الغاز المثالي تكون القيمة النظرية ل γ:
 
* γ = 5/3= 1,67 للغاز أحادي الذرات ;
* γ = 7/5= 1,4 لغاز ثنائي الذرات .
 
|}
 
مع ملاحظة أن [[الهيليوم]] و[[أرجون (عنصر)|الأرجون]] غازين نادرين ، كل منهما أحادي الذرة. و [[الأكسجين]] و [[النيتروجين]] أمثلة لغازات ثنائية الذرات ، و [[ثاني أكسيد الكربون]] و [[بخار الماء]] أمثلة لجزيئات ثلاثية الذرات.
 
== قائمة الحرارة النوعية لبعض المواد الصلبة العملية ==
{| class=wikitable
! المادة(صلبة)
[[تصنيف:مفاهيم فيزيائية]]
[[تصنيف:هندسة كيميائية]]
 
[[ca:Calor específica]]
1٬959٬774

تعديل