ما هي الحرارة المحسوسة؟
الحرارة المحسوسة هي الطاقة التي تُضاف إلى مادة ما أو تُسحب منها فتُحدِث تغيرًا ملموسًا في درجة حرارتها دون أن يصاحب ذلك أي تغيّر في الحالة الفيزيائية (لا انصهار ولا غليان ولا تجمّد). وقد سُمّيت «محسوسة» لأنك تستطيع رصد هذا التغيّر بقياسه على مقياس الحرارة. تعتمد هذه الحاسبة على العلاقة الأساسية \(Q = m \times c \times \Delta T\) لإيجاد مقدار الطاقة المتبادلة.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل كتلة المادة بالكيلوجرام، وسعتها الحرارية النوعية (c) بوحدة الجول لكل كيلوجرام لكل كلفن، ثم درجة الحرارة الابتدائية ودرجة الحرارة النهائية بالدرجات المئوية. تقوم الحاسبة بحساب فرق درجة الحرارة (\(\Delta T = T_2 - T_1\)) وتُرجِع لك الحرارة المحسوسة بالجول والكيلوجول. القيمة الموجبة تعني أن المادة امتصت حرارة، بينما القيمة السالبة تعني أنها أطلقت حرارة أثناء تبرّدها.
شرح المعادلة
في المعادلة $$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$$ يمثّل \(Q\) الطاقة الحرارية (جول)، و\(m\) الكتلة (كجم)، و\(c\) السعة الحرارية النوعية (جول/كجم·كلفن)، و\(\Delta T\) فرق درجة الحرارة (كلفن أو درجة مئوية، لأن مقدار الدرجة الواحدة المئوية يساوي مقدار الكلفن الواحد). تخبرك الحرارة النوعية بكمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوجرام واحد من المادة درجةً واحدة. والماء يتميّز بحرارة نوعية عالية تبلغ نحو 4186 جول/كجم·كلفن، ولهذا فهو يسخن ويبرد ببطء.
مثال محلول
لنُسخّن 2 كجم من الماء (c = 4186 جول/كجم·كلفن) من 25 °م إلى 75 °م. يكون فرق درجة الحرارة \(\Delta T = 75 - 25 = 50\) °م. ومن ثَمّ $$Q = 2 \times 4186 \times 50 = 418{,}600 \text{ جول}$$ أي 418.6 كيلوجول. وهذه هي الحرارة المحسوسة المطلوبة.
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين الحرارة المحسوسة والحرارة الكامنة؟ الحرارة المحسوسة تُغيّر درجة الحرارة، أما الحرارة الكامنة فتُحدث تغيّرًا في الحالة الفيزيائية (مثل الغليان) عند درجة حرارة ثابتة.
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ استخدم الكيلوجرام للكتلة والجول/كجم·كلفن للحرارة النوعية لتحصل على النتيجة بالجول. ويمكن إدخال \(\Delta T\) بالدرجة المئوية أو الكلفن، فمقدار الدرجة الواحدة متطابق في كليهما.
هل يمكن أن تكون النتيجة سالبة؟ نعم. إذا كانت درجة الحرارة النهائية أقل من الابتدائية، يصبح \(\Delta T\) سالبًا وتمثّل القيمة \(Q\) الحرارة التي تم سحبها (التبريد).
