عادة ما تصنع موازين الحرارة الحساسة من مواد ذات حرارة نوعية صغيرة. مواد تخزين الحرارة مصنوعة من مواد ذات حرارة محددة عالية. الظواهر الطبيعية مثل نسيم الأرض والبحر هي أيضًا نتيجة لإجراءات التبادل الحراري. تطبيقات الحرارة النوعية والحرارة النوعية المولية كثيرة. ومع ذلك ، هناك فرق شاسع بينهما.
الحرارة النوعية مقابل الحرارة النوعية المولارية
الفرق بين الحرارة النوعية والحرارة النوعية المولية هو أن الحرارة النوعية تشير إلى السعة الحرارية لمادة من كتلة الوحدة ، والحرارة النوعية المولية تشير إلى السعة الحرارية لمادة 1 مول. علاوة على ذلك ، بينما تعتمد الحرارة النوعية على مرحلة المادة في النظام ، فإن الحرارة النوعية المولية مستقلة عنها.
تؤخذ الحرارة النوعية على أنها خاصية مكثفة لأنها السعة الحرارية لمادة ذات كتلة وحدة مستقلة عن كتلة المادة. بشكل عام ، تتمتع المعادن والرمل بنوع منخفض من الحرارة ، لذلك يتم تسخينها بسرعة. من ناحية أخرى ، يتمتع الماء بدرجة حرارة محددة عالية بشكل ملحوظ ، مما يجعل ارتفاع درجة الحرارة صغيرًا يستغرق وقتًا طويلاً بشكل كبير.
تعتبر الحرارة النوعية المولية خاصية واسعة النطاق لأنها السعة الحرارية لمادة مكونة من مول واحد ، والتي تعتمد على كتلتها. تنقسم الحرارة الخاصة بالضخ إلى نوعين. في حالة الغازات ، يكون لها نوعان من درجات الحرارة المولية المحددة. يُشار إليها عمومًا بالسم ولها النظام المتري J • kg-1• مول-1.
جدول المقارنة بين الحرارة النوعية والحرارة المولارية النوعية
| معلمات المقارنة | حرارة نوعية | الحرارة النوعية المولية |
| تعريف | الحرارة النوعية: هي كمية الطاقة الحرارية التي تتطلبها مادة لوحدة الكتلة لزيادة درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (أو 1 كلفن). | هي نسبة الطاقة الحرارية التي يفضلها مول واحد من المادة لزيادة درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (أو 1 كلفن). |
| معادلة | صيغة الحرارة النوعية هي: Q = MCT. | صيغة الحرارة النوعية المولية هي: cM = q / n∆T |
| وحدة si | ي • كجم-1•ك-1. | في وحدات النظام الدولي SI ، يتم تمثيل الحرارة الخاصة بالضخ على هيئة J • K-1• مول-1. |
| دلالة بواسطة | يشار إليه ب c. | يشار إليه ب cم. |
| العوامل التي يعتمد عليها | تعتمد الحرارة المعينة للمادة على ثلاثة عوامل: تغير درجة الحرارة ، طبيعة المادة في النظام ، مرحلة المادة في النظام. | تعتمد الحرارة المولية النوعية لمادة ما على العوامل الثلاثة التالية: درجة حرارة المادة ، طبيعة المادة ، شروط تطبيق الحرارة. |
ما هي الحرارة النوعية؟
عند إخراج البطيخ من الثلاجة ، يمكن ملاحظة أن درجة حرارة البطيخ تظل كما هي لبعض الوقت ، حتى بعد تعرضها للبيئة الخارجية. هذا لأن الحرارة النوعية للطبقتين الداخلية والخارجية مختلفة. يمكن تعريف الحرارة النوعية على أنها مقدار الطاقة الحرارية التي تحتاجها مادة لوحدة الكتلة لزيادة درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (1 كلفن).
وبالتالي ، فإن الجسم ذو الحرارة النوعية العالية يتطلب حرارة أكثر نسبيًا من المواد الأخرى لارتفاع درجة الحرارة دقيقة. عند التحدث بطريقة عكسية ، يمكن أيضًا الاستنتاج أن الأشياء والمواد ذات الحرارة النوعية العالية تتطلب الكثير من الوقت لفقدان القلب. وذلك لأن المادة أو الجسم سيتطلب فقدان المزيد من الحرارة لانخفاض دقيق في درجة الحرارة.
حيث أن البطيخ يحتوي على ماء يتميز بدرجة حرارة عالية تصل إلى 4180 جول • كجم-1•ك-1تظل باردة لبعض الوقت دون تغير كبير في درجة الحرارة ، حتى بعد إخراجها من الثلاجة. صيغة الحرارة النوعية هي Q = MCT ، حيث تشير Q إلى الطاقة الحرارية ، m تشير إلى كتلة المادة ، c تشير إلى السعة الحرارية النوعية للمادة ، و T تشير إلى تغير درجة الحرارة المطلوب.
هناك تطبيقات مختلفة للحرارة النوعية في حياتنا اليومية. أدوات الطبخ وضرورياته مثل الأواني مصنوعة من مواد ذات حرارة معينة صغيرة. ذلك لأن هذه المواد تحتاج إلى كمية قليلة من الحرارة لتسخين. علاوة على ذلك ، فإن مقابض الغلاية مصنوعة أيضًا من هذه المواد لإحداث تغيير مناسب في درجة الحرارة دون تسخين كبير. تلعب الحرارة النوعية أيضًا دورًا حيويًا في الحفاظ على مناخ كوكبنا.
ما هي الحرارة النوعية المولارية؟
في حالة الغازات ، تكون نقطة الشامات مقبولة أكثر من نقطة الكتلة. وبالتالي ، فإن الحرارة النوعية المولية هي كمية الطاقة الحرارية التي يحتاجها مول واحد من المادة لتمديد درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (أو 1 كلفن). صيغة الحرارة النوعية المولية هي cm = q / n∆T ، حيث q تشير إلى الطاقة الحرارية بالجول ، n تشير إلى عدد المولات ، و T تشير إلى تغير درجة الحرارة.
السعة الحرارية النوعية للغطس الأعمق من نوعين ؛ بحجم ثابت وضغط ثابت. عندما يكون الضغط ثابتًا ، يتم الإشارة إليه بواسطة Cp ، والتي تشير إلى الحرارة المحددة الناتجة عن تسخين مادة صلبة عند ضغط مستمر. عندما يكون الضغط ثابتًا ، يتم الإشارة إليه بواسطة Cv ، والذي يشير إلى الحرارة المحددة الناتجة عن تسخين مادة صلبة عند حجم ثابت.
العلاقة بين Cp & Cv هي Cp - Cv = nR. ومع ذلك ، فإن هذه العلاقة صالحة تحت ضغط مستمر فقط.
الاختلافات الرئيسية بين الحرارة النوعية والحرارة المولارية النوعية
استنتاج
يمكن قياس الحرارة النوعية والحرارة المولية النوعية للمواد عن طريق قياس المسعر ، والذي يشير إلى عملية قياس التبادل الحراري في عمليات مختلفة. من أجل قياس مقدار التبادل الحراري الذي يحدث ، يتم استخدام مقياس المسعر.
المسعرات المختلفة ، مثل المسعرات الثابتة ، مسعرات التفاعل ، مسعرات القنبلة ، المسعرات الثابتة والحافظة ، المسعرات من نوع Calvet ، إلخ. المسعر المستخدم بشكل عام معزول جيدًا. يتم إجراؤه بشكل أساسي لمنع أي تبادل حراري بين البيئة والمسعر. القياسات المسعرية مقبولة ومعترف بها في جميع أنحاء العالم.
