السعة الحرارية والحرارة النوعية: مفهومها وتطبيقاتها — الأولى ثانوي

السعة الحرارية والحرارة النوعية

السعة الحرارية كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الجسم درجة مئوية واحدة.

1. مفاهيم أساسية

السعة الحرارية C = Q/ΔT (J/K). الحرارة النوعية c: السعة الحرارية لوحدة الكتلة: Q = mcΔT. الماء: c = 4186 J/(kg·°C). الحرارة النوعية العالية للماء تجعله مبردا ممتازا.

2. قياس الحرارة النوعية

المسعر (Calorimeter): وعاء معزول يقيس انتقال الحرارة. مبدأ الاتزان الحراري: Q₁+Q₂+…=0. الحرارة المفقودة = الحرارة المكتسبة. مثال: خلط ماء ساخن ببارد حتى الاتزان.

3. تطبيقات

الماء: يستخدم في أنظمة التبريد (سيارات) والتدفئة بسبب سعته الحرارية العالية. الطب: الكمادات الساخنة والباردة. الطهي: أواني الألمنيوم (موصل جيد) والمقالي (مقابض عازلة).

4. تغير الحالة

حرارة الانصهار: Q = mL_f (L_f حرارة الانصهار النوعية). حرارة التبخر: Q = mL_v. يلزم طاقة لتحويل الثلج إلى ماء والماء إلى بخار دون تغير درجة الحرارة.

مثال

يسخن 2kg ماء من 20°C إلى 50°C. Q = 2×4186×30 = 251,160J.

تمارين

1. احسب الحرارة اللازمة لرفع 0.5kg حديد (c=450) من 25°C إلى 100°C.