مِحسبةطريقة الاستخدام
تستخدم حاسبة الحرارة النوعية علاقة الحرارة المحسوسة Q=m·c·ΔT لحل أي كمية من الأربع عندما تكون الثلاث الأخرى معلومة: الطاقة الحرارية Q، الكتلة m، السعة الحرارية النوعية c، أو فرق درجة الحرارة ΔT. تسمح الإشارة السالبة لـQ أو ΔT بتمثيل التبريد عندما تكون بقية القيم الفيزيائية موجبة.
- اختر الكمية المطلوب حسابها.
- أدخل القيم الثلاث الأخرى واختر وحدات الطاقة والكتلة وc.
- احسب واقرأ النتيجة والتحويلات المستخدمة.
طريقة الحساب
مثال عملي
مثال: لتسخين 1kg من الماء تقريبًا من 20°C إلى 100°C باستخدام c=4186 J/(kg·K)، يكون ΔT=80K وQ=1×4186×80=334880J.
ملاحظات مهمة
العلاقة Q=mcΔT تصف الحرارة المحسوسة دون تغير طور. عند الانصهار أو الغليان أو التكاثف يلزم إدخال الحرارة الكامنة، كما أن c الفعلية قد تتغير مع درجة الحرارة والمادة.
أمثلة عملية وقراءة النتائج
في مثال نفترض حرارة نوعية 500 جول/(كجم·كلفن)، وكتلة 2 كجم، وارتفاع حرارة 10 كلفن. الطاقة اللازمة 10000 جول، بشرط عدم تغير حالة المادة وثبات الحرارة النوعية.
| الحالة | طريقة الحساب | النتيجة |
|---|---|---|
| الطاقة لارتفاع 10 كلفن | 2 × 500 × 10 | 10,000 J |
| الطاقة لارتفاع 20 كلفن | 2 × 500 × 20 | 20,000 J |
كيف تتحقق من النتيجة؟
فرق 10 كلفن يساوي فرق 10 درجات مئوية؛ لا تضف 273.15 إلى فرق الحرارة. المثال يفترض قيمة c ولا ينسبها لمادة معينة. تغير الحالة يحتاج حساب الحرارة الكامنة منفصلًا.
الحرارة النوعية: حساب Q والكتلة وفرق الحرارة
تربط المعادلة Q = m×c×ΔT الطاقة الحرارية المحسوسة بكتلة المادة والسعة الحرارية النوعية وفرق درجة الحرارة. استخدم الجول والكيلوغرام وJ/(kg·°C)، مع الاتساق بين الوحدات.
- طاقة تسخين 2 كغ عند c=4180 وفرق 10 درجات: 2 × 4180 × 10 = 83,600 J
- الكتلة من 1000 جول وc=500 وفرق 4 درجات: 1000 ÷ (500 × 4) = 0.5 kg
- فرق الحرارة من 5000 جول وكتلة 2 كغ وc=500: 5000 ÷ (2 × 500) = 5 °C
ملاحظة مهمة
تصف المعادلة تسخينًا أو تبريدًا دون تغير طور المادة ومع افتراض قيمة ثابتة تقريبًا للحرارة النوعية. عند الانصهار أو التبخر تحتاج حرارة كامنة بدلًا منها.
حاسبات مرتبطة
أسئلة شائعة
هل فرق °C يساوي فرق K؟
نعم، مقدار فرق درجة الحرارة عدديًا متساوٍ على سلّمي °C وK.
لماذا قد تكون Q سالبة؟
لأن الجسم قد يطلق حرارة عند انخفاض حرارته؛ عندها ΔT وQ يكونان سالبين مع m وc موجبتين.
هل تشمل المعادلة الانصهار أو الغليان؟
لا. العلاقة Q=mcΔT تصف تغير درجة الحرارة داخل طور واحد عندما تكون السعة الحرارية النوعية مناسبة. أثناء تغير الطور يجب إضافة الحرارة الكامنة، وقد تتغير c أيضًا مع درجة الحرارة.