تقيس السعة الحرارية مقدار الطاقة التي تحتاج إلى إضافتها إلى شيء ما لرفع درجة حرارته بدرجة واحدة. إن إيجاد السعة الحرارية لشيء ما يعود إلى صيغة بسيطة. اقسم كمية الطاقة الحرارية الناتجة عن تغير درجة الحرارة لتحديد مقدار الطاقة المطلوبة لكل درجة. تختلف السعة الحرارية باختلاف المواد. (المصدر كتاب الفيزياء للصف العاشر) المعادلة السعة الحرارية = (الطاقة الحرارية المزودة) / (الارتفاع في درجة الحرارة)
خطوات
حساب السعة الحرارية للجسم
1 تعرف على معادلة السعة الحرارية. يمكن حساب السعة الحرارية للجسم عن طريق قسمة كمية الطاقة الحرارية المقدمة (E) على التغير المقابل في درجة الحرارة (T). صيغتنا هي “السعة الحرارية = E / T”. X موارد البحث
- مثال يتطلب تسخين كتلة 5 ° x 2000 J من الطاقة. ما هي السعة الحرارية للكتلة
- السعة الحرارية = E / T.
- السعة الحرارية = 2000 جول / 5 ساعات
- السعة الحرارية = 400 جول لكل درجة مئوية (J / C)
2 أوجد الفرق في درجة الحرارة في حالة حدوث تغير بعدة درجات. على سبيل المثال، إذا أردت معرفة السعة الحرارية للكتلة وأعلم أنها بحاجة إلى 60 جول لرفع درجة حرارتها من 8 درجات إلى 20 درجة، فلا بد لي من معرفة الفرق بين درجتي الحرارة لإيجاد السعة الحرارية. 20-8 = 12 أي أن درجة حرارة الكتلة تتغير بمقدار 12 درجة. X هو مورد بحثي لذلك
- السعة الحرارية = E / T.
- السعة الحرارية للجسم = 60 جول / (20 ساعة – 8 ساعات)
- 60 ج / 12 ح
- السعة الحرارية الجماعية = 5 J / h
3 أضف الوحدات المناسبة لإجابتك لجعلها ذات مغزى. السعة الحرارية 300 لا تعني شيئًا إذا كنت لا تعرف كيفية قياسها. تُقاس السعة الحرارية بالطاقة المطلوبة لكل درجة، لذلك إذا قمنا بقياس الطاقة بالجول وتغير درجة الحرارة بالدرجة المئوية، فسنمثل إجابتنا النهائية، “كم جول نحتاج لكل درجة مئوية” وبالتالي، ستكون إجابتنا 300 جول لكل درجة مئوية.
- إذا قمنا بقياس الطاقة الحرارية في السعرات الحرارية والحرارة بالكلفن، فإن الإجابة النهائية ستكون 300 درجة مئوية / كلفن.
4 اعلم أن المعادلة تصلح أيضًا للأشياء المبردة. عندما يبرد جسم ما بمقدار درجتين، فإنه سيفقد نفس كمية الحرارة التي كان سيكتسبها ليدفأ بمقدار درجتين، لذلك لا يزال بإمكانك استخدام معادلتنا إذا طُلب منك “ما هي السعة الحرارية لجسم ما إذا فقد 50 جول من الطاقة وانخفضت درجة حرارته بمقدار 5 درجات مئوية “على النحو التالي
- السعة الحرارية = 50J / 5C
- السعة الحرارية = 10 J / C.
استخدام حرارة معينة للمادة
1 اعلم أن الحرارة النوعية تشير إلى الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة جرام واحد بدرجة واحدة. تجد الحرارة النوعية لجسم ما عندما تجد السعة الحرارية لوحدة منه (1 جم، 1 أوقية، 1 كجم، إلخ). تخبرك الحرارة النوعية “مقدار الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة كل وحدة بمقدار درجة واحدة”. على سبيل المثال، يتطلب الأمر 417 جول من الماء لرفع درجة حرارة 1 جرام من الماء بمقدار درجة واحدة، وبالتالي فإن الحرارة النوعية للماء هي 0.417 جول / جرام. X موارد البحث
- الحرارة النوعية للمادة ثابتة. هذا يعني أن “كل الماء النقي” له نفس الحرارة النوعية، وهي 0.417 جول / ساعة.
2 استخدم معادلة السعة الحرارية لإيجاد الحرارة النوعية لمادة ما. العثور عليه سهل، ما عليك سوى قسمة الإجابة النهائية على كتلة الجسم. سيخبرك هذا بكمية الطاقة المطلوبة لكل ذرة من الجسم، مثل عدد الجول الذي يغير درجة حرارة جرام واحد من الجليد.
- مثال “لدينا 100 جرام من الثلج ويحتاج الأمر إلى 406 جول لرفع درجة حرارته بمقدار 2 درجة مئوية. ما هي الحرارة النوعية للجليد”
- السعة الحرارية لـ 100 جرام من الثلج = 406 جول / 2 درجة مئوية
- السعة الحرارية لـ 100 جرام من الثلج = 203 جول / ساعة
- السعة الحرارية لـ 1 جم من الثلج = 2.03 ساعة / ساعة لكل جرام
- إذا شعرت بالارتباك، فكر في الأمر، فستحتاج إلى 2.03 J لرفع درجة حرارة كل جرام من الجليد بمقدار درجة واحدة، لذلك إذا كان لدينا 100 جرام من الثلج، فسيستغرق تسخين الحجم بالكامل 100 ضعف.
3 استخدم حرارة محددة لإيجاد الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة أي مادة بأي درجة. تخبرك الحرارة النوعية لمادة ما مقدار الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة وحدة من المادة (عادة 1 جم) بمقدار درجة واحدة. سنقوم بضرب كل الأجزاء معًا لإيجاد الحرارة المطلوبة لتسخين أي جسم إلى أي درجة حرارة. “الطاقة المطلوبة = الكتلة * الحرارة النوعية * تغير درجة الحرارة” الإجابة دائمًا في وحدات الطاقة مثل الجول. X موارد البحث
- مثال إذا كانت الحرارة النوعية للألمنيوم 0.902 جول لكل جرام، فكم عدد الجول اللازم لرفع درجة حرارة 5 جرام من الألومنيوم بمقدار 2 درجة مئوية
- الطاقة المطلوبة = 5 جم * 0.902 جول / ساعة * 2 ساعة
- الطاقة المطلوبة = 9.2 جول
4 تعرف على الحرارة النوعية للمواد الشائعة. تعرف على قيم الحرارة المحددة الشائعة التي قد تواجهها في الاختبار أو في الحياة الواقعية كشكل من أشكال الممارسة. ماذا يمكنك أن تتعلم منه لاحظ، على سبيل المثال، أن الحرارة النوعية للمعدن أقل بكثير من حرارة الخشب. وهذا يفسر سبب تسخين الملاعق المعدنية أسرع من الملاعق الخشبية إذا تركت في كوب من الشوكولاتة الساخنة. تعني الحرارة النوعية المنخفضة أن الجسم يسخن بمعدل أسرع. X موارد البحث
- الماء 4.179 جول / ساعة
- الهواء 1.01 جول في الساعة
- خشب 1.76
- ألومنيوم 0.902 جول في الساعة
- الذهب 0.129 جول في الساعة
- الحديد 0.450 X مصدر بحث
أفكار مفيدة
- وحدة السعة الحرارية في النظام الدولي للوحدات هي الجول لكل كلفن، وليس الجول فقط
- يمثل التغير في درجة الحرارة في وحدة دلتا درجة الحرارة وليس مجرد وحدة درجة حرارة (على سبيل المثال نقول 30 دلتا كلفن، وليس 30 كلفن فقط)
- يجب أن تكون الحرارة (الطاقة) بالجول (SI) [ينصح بهذا]