يمكن أن تتغير الطاقة الداخلية للجسم بسبب عمل القوى الخارجية. لوصف التغيير في الطاقة الداخلية أثناء نقل الحرارة ، يتم إدخال كمية تسمى كمية الحرارة ويُشار إليها بـ Q.
في النظام الدولي ، وحدة مقدار الحرارة ، بالإضافة إلى الشغل والطاقة ، هي الجول: = = = 1 ج.
في الممارسة العملية ، في بعض الأحيان يتم استخدام وحدة خارج النظام لكمية الحرارة - السعرات الحرارية. 1 كالوري = 4.2 ج.
وتجدر الإشارة إلى أن مصطلح "كمية الحرارة" مؤسف. تم تقديمه في وقت كان يعتقد أن الجثث تحتوي على بعض السوائل عديمة الوزن والمراوغة - السعرات الحرارية. يُزعم أن عملية نقل الحرارة تتكون من حقيقة أن السعرات الحرارية ، المتدفقة من جسم إلى آخر ، تحمل معها قدرًا معينًا من الحرارة. الآن ، بمعرفة أساسيات النظرية الحركية الجزيئية لبنية المادة ، نفهم أنه لا يوجد سعرات حرارية في الأجسام ، آلية تغيير الطاقة الداخلية للجسم مختلفة. ومع ذلك ، فإن قوة التقاليد عظيمة ونستمر في استخدام المصطلح ، الذي تم تقديمه على أساس الأفكار الخاطئة حول طبيعة الحرارة. في الوقت نفسه ، وفهم طبيعة انتقال الحرارة ، لا ينبغي للمرء أن يتجاهل تمامًا المفاهيم الخاطئة حوله. على العكس من ذلك ، من خلال رسم تشابه بين تدفق الحرارة وتدفق سائل افتراضي من السعرات الحرارية ، وكمية الحرارة وكمية السعرات الحرارية ، من الممكن ، عند حل بعض فئات المشكلات ، تصور العمليات الجارية و حل المشاكل بشكل صحيح. في النهاية ، تم الحصول على المعادلات الصحيحة التي تصف عمليات نقل الحرارة في وقت واحد على أساس أفكار غير صحيحة حول السعرات الحرارية كناقل للحرارة.
دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في العمليات التي يمكن أن تحدث نتيجة لانتقال الحرارة.
صب بعض الماء في أنبوب اختبار وأغلقه بفلين. قم بتعليق أنبوب الاختبار على قضيب مثبت في حامل ثلاثي القوائم واجلب لهبًا مفتوحًا تحته. من اللهب ، يتلقى أنبوب الاختبار قدرًا معينًا من الحرارة وترتفع درجة حرارة السائل الموجود فيه. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد الطاقة الداخلية للسائل. هناك عملية مكثفة لتبخيره. تقوم الأبخرة السائلة المتوسعة بعمل ميكانيكي لدفع السدادة خارج الأنبوب.
دعونا نجري تجربة أخرى مع نموذج لمدفع مصنوع من قطعة أنبوب نحاسي مثبت على عربة. على جانب واحد ، يتم إغلاق الأنبوب بإحكام بواسطة سدادة إيبونيت ، يتم من خلالها تمرير دبوس. يتم لحام الأسلاك بالمسمار والأنبوب ، وتنتهي بأطراف يمكن تنشيطها من شبكة الإضاءة. وبالتالي ، فإن نموذج البندقية هو نوع من الغلايات الكهربائية.
صب بعض الماء في برميل المدفع وأغلق الأنبوب بسدادة مطاطية. قم بتوصيل البندقية بمصدر طاقة. يسخن التيار الكهربائي الذي يمر عبر الماء. يغلي الماء مما يؤدي إلى تبخره الشديد. يزداد ضغط بخار الماء ، وفي النهاية يقومون بعمل دفع الفلين من فوهة البندقية.
البندقية ، بسبب الارتداد ، تتدحرج في الاتجاه المعاكس لإطلاق الفلين.
كلتا التجربتين متحدتان بالظروف التالية. في عملية تسخين السائل بطرق مختلفة ، زادت درجة حرارة السائل ، وبالتالي طاقته الداخلية. لكي يغلي السائل ويتبخر بشكل مكثف ، كان من الضروري الاستمرار في تسخينه.
أدت أبخرة السائل ، بسبب طاقتها الداخلية ، إلى عمل ميكانيكي.
نحن نبحث في اعتماد كمية الحرارة اللازمة لتسخين الجسم على كتلته وتغيرات درجة الحرارة ونوع المادة. لدراسة هذه التبعيات ، سوف نستخدم الماء والزيت. (لقياس درجة الحرارة في التجربة ، يتم استخدام مقياس حرارة كهربائي ، مصنوع من مزدوج حراري متصل بجلفانومتر مرآة. يتم إنزال أحد الوصلات الحرارية في وعاء به ماء بارد لضمان ثبات درجة حرارته. يقيس الوصلة الحرارية الأخرى درجة الحرارة السائل قيد الدراسة).
تتكون التجربة من ثلاث سلاسل. في السلسلة الأولى ، بالنسبة للكتلة الثابتة لسائل معين (في حالتنا ، الماء) ، تمت دراسة اعتماد كمية الحرارة المطلوبة لتسخينه على التغيرات في درجة الحرارة. سيتم الحكم على كمية الحرارة التي يتلقاها السائل من المدفأة (الموقد الكهربائي) من خلال وقت التسخين ، على افتراض وجود علاقة تناسبية مباشرة بينهما. لكي تتوافق نتيجة التجربة مع هذا الافتراض ، من الضروري ضمان التدفق المستمر للحرارة من الموقد الكهربائي إلى الجسم الساخن. للقيام بذلك ، تم توصيل الموقد الكهربائي بالشبكة مسبقًا ، بحيث تتوقف درجة حرارة سطحه عند بداية التجربة عن التغير. لمزيد من التسخين المنتظم للسائل أثناء التجربة ، سنقوم بتقليبها بمساعدة المزدوجة الحرارية نفسها. سنقوم بتسجيل قراءات مقياس الحرارة على فترات منتظمة حتى تصل بقعة الضوء إلى حافة المقياس.
لنستنتج: هناك علاقة تناسبية مباشرة بين كمية الحرارة المطلوبة لتسخين الجسم والتغير في درجة حرارته.
في السلسلة الثانية من التجارب ، سنقارن كمية الحرارة المطلوبة لتسخين نفس السوائل ذات الكتل المختلفة عندما تتغير درجة حرارتها بنفس المقدار.
لتسهيل مقارنة القيم التي تم الحصول عليها ، سيتم أخذ كتلة الماء للتجربة الثانية أقل مرتين من التجربة الأولى.
مرة أخرى ، سوف نسجل قراءات مقياس الحرارة على فترات منتظمة.
بمقارنة نتائج التجربتين الأولى والثانية ، يمكننا استخلاص الاستنتاجات التالية.
في السلسلة الثالثة من التجارب ، سنقارن كميات الحرارة المطلوبة لتسخين كتل متساوية من السوائل المختلفة عندما تتغير درجة حرارتها بنفس المقدار.
سنقوم بتسخين الزيت على موقد كهربائي ، كتلته تساوي كتلة الماء في التجربة الأولى. سنقوم بتسجيل قراءات مقياس الحرارة على فترات منتظمة.
تؤكد نتيجة التجربة الاستنتاج القائل بأن كمية الحرارة اللازمة لتسخين الجسم تتناسب طرديًا مع التغير في درجة حرارته ، كما تشير إلى اعتماد هذه الكمية من الحرارة على نوع المادة.
نظرًا لاستخدام الزيت في التجربة ، حيث تكون كثافته أقل من كثافة الماء ، وكانت هناك حاجة إلى كمية أقل من الحرارة لتسخين الزيت إلى درجة حرارة معينة مقارنة بتسخين الماء ، فيمكن افتراض أن كمية الحرارة المطلوب لتسخين الجسم يعتمد على كثافته.
لاختبار هذا الافتراض ، سنقوم في نفس الوقت بتسخين كتل متطابقة من الماء والبارافين والنحاس على سخان ذو طاقة ثابتة.
بعد نفس الوقت ، تكون درجة حرارة النحاس حوالي 10 مرات ، والبارافين أعلى بحوالي مرتين من درجة حرارة الماء.
لكن النحاس له كثافة أكبر والبارافين أقل من الماء.
تبين التجربة أن الكمية التي تميز معدل التغير في درجة حرارة المواد التي تتكون منها الأجسام المشاركة في التبادل الحراري ليست هي الكثافة. هذه الكمية تسمى السعة الحرارية النوعية للمادة ويشار إليها بالحرف ج.
يتم استخدام جهاز خاص لمقارنة السعات الحرارية النوعية للمواد المختلفة. يتكون الجهاز من رفوف يتم فيها إرفاق صفيحة رفيعة من البارافين وقضيب مع قضبان تمر من خلاله. يتم تثبيت أسطوانات الألمنيوم والصلب والنحاس ذات الكتلة المتساوية في نهايات القضبان.
نقوم بتسخين الأسطوانات إلى نفس درجة الحرارة عن طريق غمرها في وعاء ماء قائم على موقد كهربائي ساخن. دعنا نصلح الأسطوانات الساخنة على الرفوف ونطلقها من السحابات. تلمس الأسطوانات صفيحة البارافين في نفس الوقت ، وعند ذوبان البارافين ، تبدأ في الغرق فيه. عمق غمر الاسطوانات من نفس الكتلة في صفيحة البارافين ، عندما تتغير درجة حرارتها بنفس المقدار ، يتبين أنه مختلف.
تظهر التجربة أن السعات الحرارية المحددة للألمنيوم والفولاذ والنحاس مختلفة.
بعد إجراء التجارب المقابلة مع ذوبان المواد الصلبة ، وتبخر السوائل ، واحتراق الوقود ، نحصل على التبعيات الكمية التالية.
للحصول على وحدات بكميات محددة ، يجب التعبير عنها من الصيغ المقابلة ووحدات الحرارة - 1 J ، الكتلة - 1 كجم ، وللحرارة المحددة - ويجب استبدال 1 K في التعبيرات الناتجة.
نحصل على الوحدات: السعة الحرارية النوعية - 1 J / kg K ، والحرارة النوعية الأخرى: 1 J / kg.
كما نعلم بالفعل ، يمكن أن تتغير الطاقة الداخلية للجسم عند القيام بالعمل ونقل الحرارة (دون القيام بأي عمل). الفرق الرئيسي بين الشغل وكمية الحرارة هو أن الشغل يحدد عملية تحويل الطاقة الداخلية للنظام ، والتي يصاحبها تحول الطاقة من نوع إلى آخر.
في حالة استمرار التغيير في الطاقة الداخلية بمساعدة انتقال الحرارة، يتم نقل الطاقة من جسم إلى آخر بسبب توصيل حراري، إشعاع ، أو الحمل.
تسمى الطاقة التي يفقدها الجسم أو يكتسبها أثناء انتقال الحرارة مقدار الدفء.
عند حساب كمية الحرارة ، يجب أن تعرف الكميات التي تؤثر عليها.
من شعلتين متطابقتين سنقوم بتسخين سفينتين. في وعاء واحد 1 كجم من الماء ، والآخر - 2 كجم. درجة حرارة الماء في الوعاءين هي نفسها في البداية. يمكننا أن نرى أنه في نفس الوقت ترتفع درجة حرارة الماء في أحد الأوعية بشكل أسرع ، على الرغم من أن كلا السفينتين تتلقى نفس القدر من الحرارة.
وهكذا ، نستنتج: كلما زادت كتلة جسم معين ، زادت كمية الحرارة التي يجب إنفاقها من أجل خفض درجة حرارته أو زيادتها بنفس العدد من الدرجات.
عندما يبرد الجسم ، فإنه ينبعث من الأجسام المجاورة كلما زادت كمية الحرارة ، زادت كتلته.
نعلم جميعًا أنه إذا احتجنا إلى تسخين غلاية كاملة من الماء إلى درجة حرارة 50 درجة مئوية ، فسنمضي وقتًا أقل في هذا الإجراء مقارنة بتسخين غلاية بنفس حجم الماء ، ولكن حتى 100 درجة مئوية فقط. في الحالة الأولى ، سيتم إعطاء حرارة أقل للماء مقارنة بالثانية.
وبالتالي ، فإن كمية الحرارة المطلوبة للتدفئة تعتمد بشكل مباشر على كم درجهيمكن للجسم الاحماء. بإمكاننا أن نستنتج: كمية الحرارة تعتمد بشكل مباشر على اختلاف درجة حرارة الجسم.
ولكن هل من الممكن تحديد كمية الحرارة المطلوبة ليس لتسخين المياه ، ولكن لبعض المواد الأخرى ، مثل الزيت أو الرصاص أو الحديد.
املأ إناءً واحدًا بالماء والآخر بالزيت النباتي. كتل الماء والنفط متساوية. سيتم تسخين كلا الوعاءين بالتساوي على نفس الشعلات. لنبدأ التجربة عند درجة حرارة أولية متساوية للزيت النباتي والماء. بعد خمس دقائق ، بقياس درجات حرارة الزيت والماء المسخن ، نلاحظ أن درجة حرارة الزيت أعلى بكثير من درجة حرارة الماء ، على الرغم من أن كلا الموائع تلقيا نفس كمية الحرارة.
الاستنتاج الواضح هو: عند تسخين كميات متساوية من الزيت والماء بنفس درجة الحرارة ، نحتاج إلى كميات مختلفة من الحرارة.
وعلى الفور نتوصل إلى نتيجة أخرى: كمية الحرارة المطلوبة لتسخين الجسم تعتمد بشكل مباشر على المادة التي يتكون منها الجسم نفسه (نوع المادة).
وبالتالي ، فإن كمية الحرارة اللازمة لتسخين الجسم (أو التي يتم إطلاقها أثناء التبريد) تعتمد بشكل مباشر على كتلة الجسم ، وتغير درجة حرارته ، ونوع المادة.
يُشار إلى مقدار الحرارة بالرمز Q. مثل أنواع الطاقة المختلفة الأخرى ، تُقاس كمية الحرارة بالجول (J) أو بالكيلوجول (kJ).
1 كيلو جول = 1000 جول
ومع ذلك ، يُظهر التاريخ أن العلماء بدأوا في قياس كمية الحرارة قبل وقت طويل من ظهور مفهوم مثل الطاقة في الفيزياء. في ذلك الوقت ، تم تطوير وحدة خاصة لقياس كمية الحرارة - كالوري (كالوري) أو كيلو كالوري (كيلو كالوري). الكلمة لها جذور لاتينية كالوروس الحرارة.
1 كيلو كالوري = 1000 كالوري
السعرات الحراريةهي كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة 1 جرام من الماء بمقدار 1 درجة مئوية
1 كال = 4.19 جول 4.2 جول
1 kcal = 4190 J ≈ 4200 J 4.2 kJ
هل لديك اسئلة؟ لا تعرف كيف تقوم بواجبك؟
للحصول على مساعدة من مدرس -.
الدرس الأول مجاني!
blog.site ، مع النسخ الكامل أو الجزئي للمادة ، مطلوب رابط للمصدر.
في هذا الدرس ، سوف نتعلم كيفية حساب كمية الحرارة اللازمة لتسخين الجسم أو إطلاقه عندما يبرد. للقيام بذلك ، سنلخص المعرفة التي تم الحصول عليها في الدروس السابقة.
بالإضافة إلى ذلك ، سوف نتعلم كيفية استخدام صيغة كمية الحرارة للتعبير عن الكميات المتبقية من هذه الصيغة وحسابها ، مع معرفة الكميات الأخرى. سيتم أيضًا النظر في مثال لمشكلة مع حل لحساب كمية الحرارة.
هذا الدرس مخصص لحساب كمية الحرارة عند تسخين الجسم أو إطلاقه عند تبريده.
القدرة على حساب كمية الحرارة المطلوبة مهمة للغاية. قد يكون هذا ضروريًا ، على سبيل المثال ، عند حساب كمية الحرارة التي يجب نقلها إلى الماء لتدفئة الغرفة.
أرز. 1. كمية الحرارة التي يجب إبلاغ الماء عنها لتسخين الغرفة
أو لحساب كمية الحرارة المنبعثة عند احتراق الوقود في محركات مختلفة:
أرز. 2. كمية الحرارة التي يتم إطلاقها عند احتراق الوقود في المحرك
أيضًا ، هذه المعرفة ضرورية ، على سبيل المثال ، لتحديد كمية الحرارة التي تطلقها الشمس وتضرب الأرض:
أرز. 3. كمية الحرارة التي تطلقها الشمس وتساقط على الأرض
لحساب كمية الحرارة ، عليك أن تعرف ثلاثة أشياء (الشكل 4):
- وزن الجسم (الذي يمكن قياسه عادة بميزان) ؛
- الفرق في درجة الحرارة الذي من الضروري تسخين الجسم أو تبريده (يقاس عادةً بميزان حرارة) ؛
- السعة الحرارية النوعية للجسم (والتي يمكن تحديدها من الجدول).
أرز. 4. ما تحتاج إلى معرفته لتحديد
صيغة حساب كمية الحرارة هي كما يلي:
تحتوي هذه الصيغة على الكميات التالية:
كمية الحرارة مقاسة بالجول (J) ؛
السعة الحرارية النوعية للمادة ، مقاسة بـ ؛
- فرق درجة الحرارة ، مقاسة بالدرجات المئوية ().
ضع في اعتبارك مشكلة حساب كمية الحرارة.
مهمة
كوب من النحاس بكتلة جرامات يحتوي على ماء بحجم لتر واحد عند درجة حرارة. ما مقدار الحرارة التي يجب نقلها إلى كوب من الماء حتى تصبح درجة حرارته متساوية؟
أرز. 5. توضيح حالة المشكلة
أولا نكتب شرط قصير ( منح) وتحويل جميع الكميات إلى النظام الدولي (SI).
|
منح: |
SI |
|
|
يجد: |
حل:
أولاً ، حدد الكميات الأخرى التي نحتاجها لحل هذه المسألة. وفقًا لجدول السعة الحرارية المحددة (الجدول 1) ، نجد (السعة الحرارية المحددة للنحاس ، حيث يكون الزجاج نحاسيًا حسب الحالة) ، (السعة الحرارية المحددة للماء ، نظرًا لوجود ماء في الزجاج حسب الحالة). بالإضافة إلى ذلك ، نعلم أنه لحساب كمية الحرارة ، نحتاج إلى كتلة من الماء. حسب الشرط ، يتم إعطاؤنا الحجم فقط. لذلك ، نأخذ كثافة الماء من الجدول: (الجدول 2).
فاتورة غير مدفوعة. 1. السعة الحرارية النوعية لبعض المواد ،
فاتورة غير مدفوعة. 2. كثافات بعض السوائل
الآن لدينا كل ما نحتاجه لحل هذه المشكلة.
لاحظ أن الكمية الإجمالية للحرارة ستتكون من مجموع كمية الحرارة المطلوبة لتسخين الزجاج النحاسي وكمية الحرارة المطلوبة لتسخين الماء فيه:
نحسب أولاً كمية الحرارة المطلوبة لتسخين الزجاج النحاسي:
قبل حساب كمية الحرارة المطلوبة لتسخين الماء ، نحسب كتلة الماء باستخدام الصيغة المألوفة لنا من الدرجة 7:
الآن يمكننا حساب:
ثم يمكننا حساب:
تذكر ما تعنيه: كيلوجول. البادئة "كيلو" تعني ، هذا هو.
إجابة:.
لتسهيل حل مشاكل إيجاد كمية الحرارة (ما يسمى بالمشكلات المباشرة) والكميات المرتبطة بهذا المفهوم ، يمكنك استخدام الجدول التالي.
|
القيمة المطلوبة |
تعيين |
الوحدات |
الصيغة الأساسية |
صيغة للكمية |
|
كمية الحرارة |
في الدرس التالي ، سنقوم بعمل مخبري ، والغرض منه هو معرفة كيفية تحديد الحرارة النوعية للمادة الصلبة بشكل تجريبي. قائمةالأدب:
العمل في المنزل |
ما الذي يسخن بشكل أسرع على الموقد - غلاية أم دلو من الماء؟ الجواب واضح - غلاية. ثم السؤال الثاني هو لماذا؟
الإجابة ليست أقل وضوحًا - لأن كتلة الماء في الغلاية أقل. عظيم. والآن يمكنك القيام بأكثر تجربة بدنية حقيقية بنفسك في المنزل. للقيام بذلك ، ستحتاج إلى قدرين صغيرين متطابقين ، وكمية متساوية من الماء والزيت النباتي ، على سبيل المثال ، نصف لتر لكل منهما وموقد. ضع قدور من الزيت والماء على نفس النار. والآن شاهد فقط ما سوف يسخن بشكل أسرع. إذا كان هناك مقياس حرارة للسوائل ، يمكنك استخدامه ، وإذا لم يكن كذلك ، يمكنك فقط تجربة درجة الحرارة من وقت لآخر بإصبعك ، فقط احرص على عدم حرق نفسك. على أي حال ، سترى قريبًا أن الزيت يسخن بشكل أسرع من الماء. وسؤال آخر يمكن تطبيقه أيضًا في شكل خبرة. أيهما يغلي أسرع - ماء دافئ أم بارد؟ كل شيء واضح مرة أخرى - سيكون الدافئ هو أول من ينتهي. لماذا كل هذه الأسئلة والتجارب الغريبة؟ من أجل تحديد الكمية الفيزيائية تسمى "كمية الحرارة".
كمية الحرارة
كمية الحرارة هي الطاقة التي يفقدها الجسم أو يكتسبها أثناء انتقال الحرارة. هذا واضح من الاسم. عند التبريد ، يفقد الجسم قدرًا معينًا من الحرارة ، وعند تسخينه سوف يمتص. وأظهرت لنا إجابات أسئلتنا على ماذا تعتمد كمية الحرارة؟أولاً ، كلما زادت كتلة الجسم ، زادت كمية الحرارة التي يجب إنفاقها لتغيير درجة حرارته بمقدار درجة واحدة. ثانيًا ، تعتمد كمية الحرارة اللازمة لتسخين الجسم على المادة التي يتكون منها ، أي على نوع المادة. وثالثًا ، يعد الاختلاف في درجة حرارة الجسم قبل وبعد انتقال الحرارة مهمًا أيضًا لحساباتنا. بناءً على ما تقدم ، نستطيع حدد مقدار الحرارة بالصيغة:
س = سم (t_2-t_1) ،
حيث Q هي كمية الحرارة ،
م - وزن الجسم ،
(t_2-t_1) - الفرق بين درجة حرارة الجسم الأولية والنهائية ،
ج - تم العثور على السعة الحرارية النوعية للمادة من الجداول ذات الصلة.
باستخدام هذه الصيغة ، يمكنك حساب كمية الحرارة اللازمة لتسخين أي جسم أو التي سيطلقها هذا الجسم عندما يبرد.
تقاس كمية الحرارة بالجول (1 جول) ، مثل أي شكل آخر من أشكال الطاقة. ومع ذلك ، تم تقديم هذه القيمة منذ وقت ليس ببعيد ، وبدأ الناس في قياس كمية الحرارة قبل ذلك بكثير. واستخدموا وحدة مستخدمة على نطاق واسع في عصرنا - السعرات الحرارية (1 كالوري). 1 سعر حراري هو مقدار الحرارة المطلوب لرفع درجة حرارة 1 جرام من الماء بمقدار 1 درجة مئوية. بناءً على هذه البيانات ، يمكن لعشاق حساب السعرات الحرارية في الطعام الذي يتناولونه ، من أجل الفائدة ، حساب عدد لترات الماء التي يمكن غليها بالطاقة التي يستهلكونها مع الطعام خلال اليوم.
التبادل الحراري.
1. نقل الحرارة.
التبادل الحراري أو نقل الحرارةهي عملية نقل الطاقة الداخلية لجسم إلى آخر دون القيام بأي عمل.
هناك ثلاثة أنواع من نقل الحرارة.
1) توصيل حراريهو التبادل الحراري بين الأجسام على اتصال مباشر.
2) الحملهو انتقال الحرارة الذي تنتقل فيه الحرارة عن طريق الغاز أو التدفقات السائلة.
3) إشعاعهو انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي.
2. كمية الحرارة.
كمية الحرارة هي مقياس للتغير في الطاقة الداخلية للجسم أثناء التبادل الحراري. يشار إليها بالحرف س.
وحدة قياس كمية الحرارة = 1 ج.
يمكن إنفاق كمية الحرارة التي يتلقاها الجسم من جسم آخر نتيجة لانتقال الحرارة على زيادة درجة الحرارة (زيادة الطاقة الحركية للجزيئات) أو في تغيير حالة التجمع (زيادة الطاقة الكامنة).
3. السعة الحرارية النوعية لمادة ما.
تبين التجربة أن كمية الحرارة المطلوبة لتسخين جسم كتلته m من درجة الحرارة T 1 إلى درجة الحرارة T 2 تتناسب مع كتلة الجسم m وفرق درجة الحرارة (T 2 - T 1) ، أي
س = سم(ت 2 - ت 1 ) = معمΔ تي ،
معتسمى السعة الحرارية النوعية لمادة الجسم الساخن.
السعة الحرارية النوعية لمادة ما تساوي كمية الحرارة التي يجب نقلها إلى 1 كجم من المادة لتسخينها بمقدار 1 كلفن.
وحدة السعة الحرارية النوعية =.
يمكن العثور على قيم السعة الحرارية للمواد المختلفة في الجداول الفيزيائية.
سيتم إطلاق نفس كمية الحرارة بالضبط Q عندما يتم تبريد الجسم بواسطة ΔT.
4. الحرارة النوعية للتبخير.
تظهر التجربة أن كمية الحرارة المطلوبة لتحويل السائل إلى بخار تتناسب مع كتلة السائل ، أي
س = م,
أين هو معامل التناسب إليسمى الحرارة النوعية للتبخر.
الحرارة النوعية للتبخير تساوي كمية الحرارة اللازمة لتحويل 1 كجم من السائل عند نقطة الغليان إلى بخار.
وحدة قياس للحرارة النوعية للتبخر.
في العملية العكسية ، تكثيف البخار ، يتم إطلاق الحرارة بنفس المقدار الذي تم إنفاقه على التبخير.
5. الحرارة النوعية للانصهار.
تظهر التجربة أن كمية الحرارة المطلوبة لتحويل مادة صلبة إلى سائل تتناسب مع كتلة الجسم ، أي
س = λ م,
حيث يسمى معامل التناسب λ بالحرارة النوعية للانصهار.
الحرارة النوعية للانصهار تساوي كمية الحرارة اللازمة لتحويل جسم صلب يزن 1 كجم إلى سائل عند نقطة الانصهار.
وحدة قياس للحرارة النوعية للانصهار.
في العملية العكسية ، تبلور السائل ، يتم إطلاق الحرارة بنفس المقدار الذي تم إنفاقه على الذوبان.
6. الحرارة النوعية للاحتراق.
تظهر التجربة أن كمية الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل للوقود تتناسب مع كتلة الوقود ، أي
س = فم,
حيث يسمى عامل التناسب q الحرارة النوعية للاحتراق.
تساوي الحرارة النوعية للاحتراق كمية الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق الكامل لـ 1 كجم من الوقود.
وحدة قياس للحرارة النوعية للاحتراق.
7. معادلة توازن الحرارة.
تشارك جثتان أو أكثر في التبادل الحراري. تطلق بعض الأجسام الحرارة ، بينما يستقبلها البعض الآخر. يحدث انتقال الحرارة حتى تصبح درجات حرارة الأجسام متساوية. وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة ، فإن كمية الحرارة المنبعثة تساوي الكمية التي يتم تلقيها. على هذا الأساس ، تتم كتابة معادلة توازن الحرارة.
تأمل في مثال.
جسم كتلته m 1 ، سعته الحرارية c 1 ، له درجة حرارة T 1 ، وجسم كتلته m 2 ، وسعته الحرارية c 2 ، ودرجة حرارته T 2. علاوة على ذلك ، T 1 أكبر من T 2. يتم الاتصال بين هذه الجثث. تظهر التجربة أن الجسم البارد (م 2) يبدأ في التسخين ، والجسم الساخن (م 1) يبدأ في البرودة. يشير هذا إلى أن جزءًا من الطاقة الداخلية لجسم ساخن ينتقل إلى جزء بارد ، وأن درجات الحرارة متوازنة. دعونا نشير إلى درجة الحرارة الكلية النهائية بمقدار θ.
كمية الحرارة المنقولة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد
س نقل. = ج 1 م 1 (ت 1 – θ )
كمية الحرارة التي يتلقاها الجسم البارد من الجسم الساخن
س تلقى. = ج 2 م 2 (θ – تي 2 )
وفق قانون حفظ الطاقة س نقل. = س تلقى.، أي.
ج 1 م 1 (ت 1 – θ )= ج 2 م 2 (θ – تي 2 )
دعونا نفتح الأقواس ونعبر عن قيمة درجة الحرارة الإجمالية للحالة المستقرة θ.
سيتم الحصول على قيمة درجة الحرارة θ في هذه الحالة بوحدة الكلفن.
ومع ذلك ، منذ ذلك الحين في تعبيرات Q مرت. و Q تم استلامه. إذا كان هناك فرق بين درجتين حرارة ، وكان هو نفسه في كل من درجة الحرارة والدرجات المئوية ، فيمكن إجراء الحساب بالدرجات المئوية. ثم
في هذه الحالة ، سيتم الحصول على قيمة درجة الحرارة θ بالدرجات المئوية.
يمكن تفسير محاذاة درجات الحرارة نتيجة للتوصيل الحراري على أساس النظرية الحركية الجزيئية مثل تبادل الطاقة الحركية بين الجزيئات أثناء الاصطدام في عملية الحركة الفوضوية الحرارية.
يمكن توضيح هذا المثال برسم بياني.