سعة حرارية: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ط بوت: وسوم صيانة، أضاف وسم بدون مصدر |
ط روبوت: استبدال قوالب: مقال تفصيلي; تغييرات تجميلية |
||
سطر 2:
'''السعة الحرارية''' أو '''التحميل الحراري''' مصطلح من علم [[ديناميكا حرارية|الديناميكا الحرارية]] يرمز له عادة ب '''C'''.
وهي قيمة تبين مدى قابلية جسم ما لتخزين [[حرارة|الطاقة الحرارية]]. حيث ترمز C لقيمة الطاقة الحرارية Q التي يجب إمداد جسم أو نظام ما بها لرفع درجة حرارته درجة مئوية واحدة. وعلى هذا الأساس فإن وحدة التحميل الحراري هي [[جول|الجول]] لكل [[كلفن]]. بالنسبة للمواد الصلبة والسوائل لاتختلف السعة الحرارية عند ضغط ثابت عن تلك المقاسة عند حجم ثابت. أما بالنسبة للغازات فنميز بين السعة الحرارية عند ضغط ثابت ، والسعة الحرارية عند حجم ثابت ، حيث تتمدد الغازات كثيرا بالحرارة :
* السعة الحرارية عند حجم ثابت:<math>C_V=\left(\frac{\partial U}{\partial T}\right)_V</math>
* السعة الحرارية عند ضغط ثابت: <math>C_P=\left(\frac{\partial H}{\partial T}\right)_P</math>
سطر 49:
ينطبق [[قانون دولون-بتي]] للحرارة النوعية على المواد الصلبة للفلزات الثقيلة في درجات الحرارة العالية ، حيث يعطي سعة حرارية مولية ثابتة قدرها <math>C_\mathrm{mol} = 3 R \approx 25 \mathrm{J/(mol \cdot K)}</math> للمادة الصلبة ، حيث R هو [[ثابت الغازات العام]].
ولكن نموذج دولون-بتي يفشل في حساب السعة الحرارية للمواد الصلبة في درجات الحرارة المنخفضة. وفشل كذلك [[نموذج أينشتاين]] ولكن نجح في ذلك [[نموذج ديباي]] وهو يبدي اعتمادا للسعة الحرارية على درجة الحرارة في درجات الحرارة المنخفضة بالعلاقة <math>T^3</math>.
وطبقا لنموذج ديباي تعتمد السعة الحرارية المولية لمادة صلبة على خاصية للمادة تسمى "درجة ديباي" <math> \Theta_\mathrm{D} </math>,
:
:<math> c_V(T) = 9R \cdot \left(\frac{T}{\Theta_\mathrm{D}} \right)^3 \int_0^{\frac{\Theta_D}{T}} \frac{x^4 \cdot \mathrm e^x}{\left(\mathrm e^x-1 \right)^2} \mathrm dx </math>
سطر 63:
على الأخص في الغازات تعتمد السعة الحرارية على الظروف المحيطة. ولهذا نفرق بين السعة الحرارية عند ثبات الضغط ''C<sub>p</sub>'' وبين السعة الحرارية للغاز عند ثبات الحجم ''C<sub>V</sub>''.
فعند ثبات الحجم يحدث [[تغير حالة|تغير الحالة]] عن طريق إمداد الغاز بحرارة من الخارج فتعمل على ارتفاع [[درجة حرارة]] الغاز ، وهذا معناه زيادة [[طاقة حركة]] جزيئات الغاز. أما في حالة إمداد الغاز بحرارة من الخارج مع المحافظة على ثبات الضغط فنجد أن الغاز يقوم بأداء [[عمل (ترموديناميك)|شغل]] حيث يزداد حجم الغاز. ويحدث ذلك بسبب تمدد الغاز تحت وقع الحرارة وبسبب محافظتنا على ثبات الضغط.
أي أنه في حالة ثبات الضغط يستهلك جزء من الحرارة التي تمد بها الغاز من الخارج في أداء شغل حجمي. لذلك لا بد من إمداد الغاز بكمية أكبر من الحرارة في حالة ثبات الضغط لرفع درجة حرارته درجة واحدة عن كمية الحرارة الواجدب إمدادها للغاز في حالة ثبات الحجم لرفع درجة حرارته درجة واحدة.
بانسبة [[غاز مثالي|لغاز مثالي]] تنطبق المعادلة :
:<math>\,C_p = C_V + N\,k_B = C_V + n\,R </math>
سطر 88:
* عند المحافظة على ثبات الحجم : <math>c_V = 10{,}1\, \mathrm{kJ/(kg\, K)}</math>
نجد اختلافا طفيفا في الفرق بين القيمتين المقاستين عمليا والقيمتين المحسوبتين نظريا :
<math>c_p - c_V = 4{,}14\, \mathrm{kJ/(kg\, K)}</math> بدلا من <math>c_p - c_V = \tfrac{R}{M} = 4{,}124\, \mathrm{kJ/(kg\, K)}</math>
بسبب أن الهيدروجين ليس غازا مثاليا بنسبة 100%.
== معامل ثبات الاعتلاج ==
{{
يعرف معامل ثبات الاعتلاج [[غاز مثالي|لغاز مثالي]] بأنه حاصل قسمة السعة الحرارية المولية عند ثبات الضغط ى مقسوما على السعة الحرارية المولية عند ثبات الحجم :
:<math> \kappa=\frac{C_p}{C_V}=\frac{C_{mol,p}}{C_{mol,V}} </math>
سطر 104:
: <math>C_{mol,p} - C_{mol,V} = R</math>
ومن العلاقات التالية:
:<math> \kappa=\frac{C_p}{C_V} \quad \Rightarrow \quad C_V = \frac{C_p}{\kappa} \quad \Rightarrow \quad R = C_p - C_V = C_p - \frac{C_p}{\kappa} = C_p \left(1 - \frac{1}{\kappa}\right) \quad \Rightarrow \quad C_p = \frac{\kappa \, R}{\kappa - 1}</math>
سطر 135:
{{طاقة شمسية}}
[[تصنيف:انتقال الحرارة]]
[[تصنيف:خصائص كيميائية]]
| |||