نسبة السعة الحرارية: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ط بوت:إضافة بوابة (بوابة:كيمياء فيزيائية) |
عبد الله بوت (نقاش | مساهمات) ط + بوابة:الكيمياء |
||
سطر 24:
== اهميتها لحساب الشغل ==
لكي نوضح أهمية نسبة الحرارتين النوعيتين لغاز نفترض التجربة الآتية:
نفترض أن لدينا أسطوانة ذات [[مكبس]] تحتوي على [[الهواء]]. فيكون الضغط داخل الأسطوانة مساويا للضغط الخارجي. وعندما نقوم بتسخين الاسطوانة وترتفع درجة حرارة الهواء فيها ونمنع المكبس من الحركة للاحتفاظ بالحجم ثابتا نجد ان الضغط يرتفع . وعند الوصول إلى [[درجة الحرارة]] المطلوبة نوقف عملية التسخين.
ثم نسمح للمكبس بالحركة فيتمدد الهواء في الاسطوانة بدون تبادل للحرارة مع الوسط المحيط (عملية كظومة adiabatic expansion). وتعني حركة المكبس أن [[عمل (ترموديناميك)|شغلا ميكانيكيا]] يتم ، بذلك يبرد الهواء داخل الأسطوانة وتهبط درجة حرارتة عن درجة الحرارة العالية التي كان عليها. ولكي نُعيد درجة الحرارة العالية المطلوبة في الأسطوانة لا بد من تسخين الاسطوانة من جديد مع افتراض أن المكبس حر الحركة. فنجد أن هذا التسخين الجديد يلزمة حرارة أكثر عن كمية الحرارة التي أمددنا بها هواء الأسطوانة في المرة السابقة عند ثبات الحجم، ولنفترض بنسبة 40%.
* في حالة أن كان المكبس ممنوعا من الحركة ، كانت الحرارة التي امددنا بها الغاز متناسبة مع الحرارة النوعية عند ثبات الحجم <math>C_V</math>,
* أما في الحالة الثانية عندما كان المكبس حرا الحركة فكانت الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الهواء إلى نفس الدرجة متناسبة مع السعة الحرارية عند ثبات الضغط <math>C_P</math>.
وبناء على ذلك تكون نسبة السعة الحرارية <math> \frac{C_P}{C_V} </math>
في هذا المثال 4و1.
وجدنا أن الحرارة النوعية عند ثبات الضغط <math>C_P</math> تكون مصحوبة بشغل يعمله النظام حيث يزداد الحجم. وتطبق السعة الحرارية عند ثبات الحجم <math>C_V</math> عندما تكون
السطر 53 ⟵ 52:
ويعتمد عدد [[درجة حرية|درجات الحرية]] للجزيئ على [[عدد ذري|العدد الذري]] وعلى توزيع الذرات في الجزيئ من الغاز. وفي نفس الوقت تعتمد <math>\kappa</math> على [[درجة الحرارة]] حيث أن دوران الجزيئ حول نفسه (مثل دوران الأرض حول نفسها) وكذلك الحركة الاهتزازية للذرات في الجزيئ يبدأ في درجات الحرارة العالية. وبانخفاض درجة الحرارة "تتصلب " بعض تلك حرية الدوران وعلى الأخص تتصلب حرية اهتزاز الذرات في الجزيئ.
تبلغ κ = 1,402 للهواء الجاف عند الظروف القياسية ، وهي تعادل في ذلك 3 درجات حرية للحركة الانتقالية و 2 درجة حرية للحركة الدورانية (جزيئ الهواء يتكون من 3 ذرات ، وشكله "قريب" من جزيئ ثنائي الذرات ولهذا فله 2 درجة حرية دورانية فقط لأنه لا يدور حول محور الروابط في الجزيئ ، أما الجزيئات الكبيرة فيمكنها الدوران حول ثلاثة محاور وتكون لها 3 درجات حرية دورانية) ، والحركة الاتهتزازية لا تكون نشطة في دراجات الحرارة المنخفضة. أما في درجات الحرارة العالية تكتسب الجزيئات درجات حرية أكثر من الحريات الاهتزازية عن بسبب [[تفكك]] الجزيئات و[[تأين|التأين]]. وبالنسبة إلى الهواء الرطب فيمكن خلال عملية تمدد الهواء وانخفاض درجة حرارته أن ينفصل المما يعمل على خفض قيمة κ (بسبب تحرر حرارة التكثف).
يمكن تعيين κ بواسطة [[تجربة روشاردت]]. ونعطي هنا :السعة الحرارية المولية عند ثبات الحجم
{| class="wikitable float-middle"
السطر 247 ⟵ 246:
* [[طاقة حرارية]]
* [[تغير حالة]]
{{شريط بوابات|الكيمياء|كيمياء فيزيائية|فيزياء}}
[[تصنيف:تجارب فكرية في الفيزياء]]
[[تصنيف:خواص دينامية حرارية]]
| |||