كيفية حساب السعة الحرارية

تنزيل المقال

تنزيل المقال

تقيس السعة الحرارية مقدار الطاقة الذي تحتاج لإضافته لشيء ما حتى ترتفع حرارته بمقدار درجة واحدة. يتعلق إيجاد السعة الحرارية لشيء بمعادلة بسيطة، اقسم مقدار الطاقة الحرارية الناتج عن تغير درجة الحرارة لتحديد مقدار الطاقة المطلوب لكل درجة. تختلف السعة الحرارية باختلاف المواد.(المصدر: كتاب الفيزياء للصف العاشر)المعادلة:السعة الحرارية=(الطاقة الحرارية المغذية)/(الارتفاع في درجة الحرارة)

الخطوات

طريقة 1

طريقة 1 من 2:

حساب السعة الحرارية للجسم

تنزيل المقال

1. 
   1
   اعرف معادلة السعة الحرارية. يمكن حساب السعة الحرارية للجسم بقسمة مقدار الطاقة الحرارية المغذية (E) على التغير المناظر في درجة الحرارة (T). معادلتنا هي: "السعة الحرارية= E/T".

   • مثال: يتطلب تسخين كتلة ما 5ْ س 2000 جول من الطاقة، ما السعة الحرارية للكتلة؟
   • السعة الحرارية = E /T
   • السعة الحرارية = 2000 جول/5 س
   • السعة الحرارية = 400 جول لكل درجة سيلزيوس (J/C)
2. 
   2
   جد الفرق في درجة الحرارة في حالة التغير بمقدار عدة درجات، فمثلًا إذا أردت أن أعرف السعة الحرارية لكتلة وأعرف أنها تحتاج 60 جول لرفع درجة حرارتها من 8 درجات إلى 20 درجة فيجب أن أعرف الفرق بين درجتي الحرارة لأجد السعة الحرارية. 20-8=12 أي أن درجة حرارة الكتلة تتغير بمقدار 12 درجة. لذا فإن:

   • السعة الحرارية = E / T
   • السعة الحرارية للجسم = 60 جول /(20 س-8س)
   • 60 جول/12 س
   • السعة الحرارية للكتلة = 5 جول/س
3. 
   3
   أضف الوحدات المناسبة لإجابتك لتكون ذات مغزى. لا تعني سعة حرارية 300 أي شيء إذا لم تعرف كيف قيست. تقاس السعة الحرارية بالطاقة المطلوبة لكل درجة، لذا إذا قسنا الطاقة بالجول والتغير في درجات الحرارة بالسلسيوس فسنمثل إجابتنا النهائية "بكم جول نحتاج لكل درجة سلسيوسية" وبالتالي ستصبح إجابتنا 300 J/C أو 300 جول لكل درجة سلزيوس.

   • ستكون الإجابة النهائية 300 C/K إذا قسنا الطاقة الحرارية بالسعر والحرارة بالكلفن.
4. 
   4
   اعلم أن المعادلة تناسب الأجسام المبردة أيضًا. حين يبرد جسمٌ بمقدار درجتين فإنه سيفقد نفس مقدار الحرارة الذي كان سيكتسبه ليسخن بمقدار درجتين، لذا لا زال يمكنك استخدام معادلتنا إذا سئلت "ما السعة الحرارية لجسم إذا فقد 50 جول من الطاقة وهبطت حرارته بمقدار 5 درجات سلسيوس" كما يلي:

   • السعة الحرارية = 50J / 5C
   • السعة الحرارية = 10 J/C

طريقة 2

طريقة 2 من 2:

استخدام الحرارة النوعية للمادة

تنزيل المقال

1. 
   1
   اعلم أن الحرارة النوعية تشير للطاقة المطلوبة لرفع حرارة جرام واحد بمقدار درجة واحدة. ستجد الحرارة النوعية لجسم حين تجد السعة الحرارية لوحدة منه(1 جم أو 1 أونصة أو 1 كيلوجرام إلخ). تخبرك الحرارة النوعية "بمقدار الطاقة المطلوبة لرفع حرارة كل وحدة بمقدار درجة واحدة" فمثلًا يتطلب رفع درجة حرارة 1 جم من الماء 417 جول بمقدار درجة واحدة لذا فإن الحرارة النوعية للماء 0.417 جول/جم.

   • الحرارة النوعية للمادة ثابتة، يعني هذا أن "كل الماء النقي" له نفس الحرارة النوعية، وهي 0.417 جول/س.
2. 
   2
   استخدم معادلة السعة الحرارية لإيجاد الحرارة النوعية للمادة. إيجادها سهل، اقسم الإجابة النهائية على كتلة الجسم فحسب. سيعلمك هذا بمقدار الطاقة المطلوب لكل ذرة من الجسم مثل كم جول يغير درجة حرارة جرام واحد من الثلج.

   • مثال: "لدينا 100 جم من الثلج وتتطلب 406 جول لرفع درجة حرارته 2ْ س، ما الحرارة النوعية للثلج؟"
   • السعة الحرارية في 100 جم ثلج = 406 جول/2ْ س
   • السعة الحرارية لمقدار 100 جم ثلج = 203 جول/س
   • السعة الحرارية لمقدار 1 جم ثلج = 2.03 حول/س للجرام
   • إذا ارتبكت ففكر في الأمر كالتالي، يتطلب رفع درجة حرارة كل جرام من الثلج درجة واحدة 2.03 جول لذا إذا كان لدينا 100 جم ثلج سنحتاج أضعافها 100 مرة لتسخين الكمية كاملة.
3. 
   3
   استخدم الحرارة النوعية لإيجاد الطاقة المطلوبة لرفع حرارة أي مادة لأي درجة. تخبرك الحرارة النوعية للمادة بمقدار الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة وحدة من المادة (1 جم غالبًا) بمقدار درجة واحدة. سنضرب كل الأجزاء في بعضها البعض لإيجاد الحرارة المطلوبة لتسخين أي جسم لأي درجة حرارة. "الطاقة المطلوبة = الكتلة*الحرارة النوعية*مقدار التغير في درجات الحرارة" الإجابة دومًا بوحدات الطاقة كالجول.

   • مثال: إذا كانت الحرارة النوعية للألومنيوم 0.902 جول لكل جرام فكم جول يتطلب رفع حرارة 5 جم ألومنيوم بمقدار 2ْ س؟
   • الطاقة المطلوبة= 5جم*0.902جول/س*2س
   • الطاقة المطلوبة=9.2 جول
4. 
   4
   اعرف الحرارة النوعية للمواد الشائعة. اعرف قيم الحرارة النوعية الشائعة التي قد تصادفك في اختبار أو في الحياة الواقعية كنوع من التدريب. ما الذي يمكنك تعلمه منها؟ لاحظ مثلًا أن الحرارة النوعية للمعادن أقل بكثير من الخشب، هذا يفسر كون الملاعق المعدنية تسخن بصورة أسرع من الخشبية إذا تركت في كوب من الشوكولاتة الساخنة. يعني انخفاض الحرارة النوعية أن الجسم يسخن بمعدل أسرع.

   • الماء: 4.179 جول/س
   • الهواء: 1.01 جول/س
   • الخشب: 1.76
   • الألومنيوم:0.902 جول/س
   • الذهب:0.129 جول/س
   • الحديد:0.450

أفكار مفيدة

• وحدة السعة الحرارية في النظام الدولي للوحدات هي الجول لكل كلفن وليس الجول فقط
• يمثل التغير في درجة الحرارة بوحدة دلتا درجة الحرارة وليس فقط وحدة درجة الحرارة (مثلًا نقول 30 دلتا كلفن وليس 30 كلفن فقط)
• لابد أن تكون الحرارة (الطاقة) بالجول (النظام الدولي للوحدات) [ينصح بهذا]