ما هي السعة الحرارية؟
تقيس السعة الحرارية (C) مقدار الطاقة الحرارية التي يحتاج الجسم إلى امتصاصها لرفع درجة حرارته بمقدار درجة واحدة. وهي خاصية شاملة (إكستنسية) تعتمد على نوع المادة وكميتها معًا. الوحدة القياسية في النظام الدولي (SI) هي الجول لكل كلفن (J/K). هذه الحاسبة عامة وتنطبق على أي نظام فيزيائي، فلا حاجة إلى أي افتراضات خاصة ببلد معيّن.
كيفية استخدام هذه الحاسبة
أدخل إجمالي الطاقة الحرارية (Q) المُمدّة للجسم بوحدة الجول، وتغيّر درجة الحرارة (ΔT) الناتج عنها بوحدة الكلفن (أو الدرجة المئوية، فالفرق بينهما متطابق عدديًا). تقوم الحاسبة بقسمة Q على ΔT لتعطيك السعة الحرارية. تأكد من أن قيمتي الطاقة الحرارية وتغيّر درجة الحرارة تخصّان العملية نفسها.
شرح المعادلة
المعادلة الأساسية هي $$C = \frac{\text{Heat Energy }Q\text{ (J)}}{\Delta T\text{ (K)}}$$ حيث Q هي الحرارة المنتقلة و \(\Delta T = \) درجة الحرارة النهائية − درجة الحرارة الابتدائية. كلما كانت السعة الحرارية كبيرة، زادت مقاومة الجسم لتغيّر درجة حرارته، أي يمكنه امتصاص قدر كبير من الطاقة مقابل ارتفاع طفيف في درجة الحرارة. ولإيجاد السعة الحرارية النوعية بدلًا من ذلك، اقسم C على الكتلة: \(c = C / m\).
مثال محلول
لنفترض أن 5,000 جول من الحرارة رفعت درجة حرارة جسمٍ ما بمقدار 10 كلفن. عندئذٍ تكون $$C = 5000 / 10 = 500 \text{ جول/كلفن}.$$ وإذا كانت كتلة هذا الجسم 2 كجم، فإن سعته الحرارية النوعية تساوي \(500 / 2 = 250\) جول/(كجم·كلفن).
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ استخدم الجول لقيمة Q والكلفن (أو فرق الدرجات المئوية) لقيمة ΔT للحصول على C بوحدة J/K. حافظ على اتساق الوحدات.
ما الفرق بين السعة الحرارية والحرارة النوعية؟ السعة الحرارية (C) تخصّ الجسم بأكمله، أما السعة الحرارية النوعية (c) فهي لكل وحدة كتلة. اقسم C على الكتلة للحصول على c.
هل يمكن أن تكون ΔT سالبة؟ إذا بُرِّد الجسم، تكون كل من Q و ΔT سالبتين، وبالتالي تظل C موجبة. أما تغيّر درجة الحرارة الذي يساوي صفرًا فهو غير معرّف، وقد تمت معالجته للحماية منه في هذه الحاسبة.
