كيفية حساب الحرارة النوعية

تعرف الحرارة النوعية بأنّها كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من مادة نقية بمقدار درجة واحدة مئوية، وتعتمد الحرارة النوعية للمادة على كل من حالة المادة وتركيبها الجزيئي. أثار اكتشاف الحرارة النوعية دراسات الديناميكا الحرارية ودراسة تحويل الطاقة بما يشمل الحرارة وعمل النظام؛ تستخدم الحرارة النوعية والديناميكا الحرارية على نطاق واسع في علوم الكيمياء والهندسة النووية والديناميكا الهوائية، وتستخدم كذلك في الحياة اليومية مثل المبرد ونظام تبريد السيارات. إذا أردت معرفة كيفية حساب الحرارة النوعية، فقط اتبع الخطوات التالية:

جزء 1

جزء 1 من 2:

تعلّم الأساسيات

تنزيل المقال

1
تعرّف على الرموز التي تستخدم في حساب الحرارة النوعية. يجب أن تعتاد على الرموز المستخدمة في حساب الحرارة النّوعية قبل أن تتعلّم قانون حساب الحرارة النوعية. سيلزم عليك التعرّف على رمز كل مصطلح وفهم ما يعنيه؛ سنعرض أمامك الآن الرموز المستخدمة عادةً في خطوات حساب الحرارة النوعيّة للمادة وما يشير إليه كل رمز: ^{[١]Xمصدر بحثي}
- دلتا أو الرمز "Δ"، يعبّر عن التغيّر في قيمة متغّير ما.
  - على سبيل المثال: إذا كانت درجة الحرارة الأولى (T1) تساوي 150ºC، ودرجة الحرارة الثانية (T2) تساوي 20ºC، فستصبح ΔT أو التغيّر في الحرارة يساوي 150ºC - 20ºC أي 130ºC. .
- يتم التعبير عن كتلة المادة بالرمز m.
- يرمز لمقدار الحرارة بالرمز "Q". تقاس كمية الحرارة بوحدة الجول ورمزها "J".
- يمثل الرمز T حرارة المادة.
- يتم التعبير عن الحرارة النوعية بالرمز "C_p"
2
تعلّم معادلة الحرارة النوعية. متى أصبحت على دراية بالمصطلحات المستخدمة لحساب الحرارة النوعية، يجب حينها أن تتعلّم معادلة حساب الحرارة النوعية للمادة. صيغة المعادلة كالتالي: C_p = Q/mΔT
- يمكنك التلاعب بتلك الصيغة إذا أردت حساب التغيّر في الحرارة بدلًا من الحرارة النوعية. ستبدو حينها كالتالي:^{[٢]Xمصدر بحثي}
  - ΔQ = mC_pΔT

جزء 2

جزء 2 من 2:

حساب الحرارة النوعية

تنزيل المقال

يجب عليك أوّلًا أن تنظر إلى المعادلة لتعرف ماذا يجب فعله لإيجاد الحرارة النوعية. لنلقِ نظرة على تلك المسألة: "احسب الحرارة النوعية ل 350 جرام من مادة غير معروفة ارتفعت درجة حرارتها من 22ºC إلى 173ºC عندما تعرّضت لمقدار من الطاقة الحرارية يساوي 34,700 جول دون تغيّر في حالة المادة"
2
اكتب العوامل المعلومة والمجهولة. متى تشعر أنّك مرتاح تجاه فهمك للمسألة، اكتب كل متغيّر معلوم أو مجهول ليتكوّن لديك إحساس أفضل نحو ما تقوم به؛ افعل ذلك كالتالي:
- m = 350 g
- Q = 34,700 Joules
- ΔT = 173ºC - 22ºC = 151ºC
- C_{p</sub = المجهول (المراد حساب فيمته)}
3
عوّض عن العوامل المعروفة في المعادلة. تعرف قيمة كل متغيّر في القانون ما عدا "C_pc"، لذا يجب أن تعوّض بباقي قيم العوامل في المعادلة الأصليّة وتحل المعادلة لتحصل على قيمة "C_p". افعل ذلك كالتالي:
- المعادلة الأصلية: C_p = Q/mΔT'
- c = 34,700 J/(350 g x 151ºC)
4
حل المعادلة. قد عوّضت الآن بقيم المتغيّرات المعلومة في المعادلة، ولم يتبقّ سوى أن تقوم بعملية حسابية بسيطة لتحل المعادلة. تساوي الحرارة النوعيّة أو الناتج النهائي 0.65657521286 J/(g x ºC).
- C_p = 34,700 J/(350 g x 151ºC)
- C_p = 34,700 J/(52850 g x ºC)
- C_p = 0.65657521286 J/(g x ºC)

أفكار مفيدة

تعلّم قانون حساب الحرارة النوعية للطعام. نعم يوجد قانون خاص لحساب الحرارة النوعية للطعام وهو كالتالي: C_p = 4.180 x w + 1.711 x p + 1.928 x f + 1.547 x c + 0.908 x a حيث ترمز "w" للنسبة المئوية للماء في الطعام، بينما تشير "p" للنسبة المئوية للبروتين في الطعام و"f" للنسبة المئوية للدهون في الطعام و"c" للنسبة المئوية للكربوهيدرات أو السكريات في الطعام و"a" للنسبة المئوية لما يتم حرقه من الطعام (الرماد). تأخذ هذه المعادلة في الاعتبار جزء الكتلة (x) لجميع المواد الصلبة التي تشكل الغذاء. يعبر عن الحرارة النوعية للغذاء بوحدة kJ/(kg-K)
قد تستخدم أحيانًا جهاز قياس السعرات مع انتقال الحرارة أثناء حدوث تغيّر فيزيائي أو كيميائي.
تغيرات درجات الحرارة أكبر في المواد منخفضة الحرارة النوعية عندما تكون جميع العوامل الأخرى متساوية.
اشطب الوحدات المتشابهة كلما أمكن ذلك عند حساب قيمة الحرارة النوعية.
يسخن المعدن أسرع من الماء بسبب حرارته النوعية المنخفضة.
قد تجد قيم الجرارة النوعية لمواد كثيرة على الانترنت للتحقق من صحة إجابتك.
يضع نظام الوحدات الدولي SI وحدة الحرارة النوعية هي جول لكل درجة مئوية لكل جرام.^{[٣]Xمصدر بحثي} لكن مازال النظام الإمبراطوري يعتمد وحدة كالوري لكل درجة فهرنهايت لكل باوند لقياس الحرارة النوعية.