السعة الحرارية مقابل الانتروبيا: الفرق والمقارنة

السعة الحرارية والإنتروبيا وجهان لعملة واحدة. إنها مفاهيم علمية وثيقة الصلة ببعضها البعض ومترابطة ويمكن دراستها فيما يتعلق ببعضها البعض.

السعة الحرارية هي مفهوم قابل للقياس ، في حين أن الانتروبيا أكثر تجريدية.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. تمثل السعة الحرارية الحرارة المطلوبة لتغيير درجة حرارة مادة ما بمقدار درجة واحدة ، بينما يقيس الانتروبيا الاضطراب أو العشوائية في النظام.
2. السعة الحرارية هي خاصية واسعة النطاق تعتمد على كمية المادة ، في حين أن الانتروبيا هي وظيفة حالة تعتمد على الحالة الحالية للنظام.
3. تلعب كل من السعة الحرارية والإنتروبيا أدوارًا حاسمة في فهم الديناميكا الحرارية والتنبؤ بنتائج العمليات المرتبطة بالحرارة.

السعة الحرارية مقابل الانتروبيا

السعة الحرارية هي كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة مادة ما بمقدار درجة مئوية واحدة أو كلفن. الانتروبيا هو مقياس لاضطراب أو عشوائية النظام ، ويُعرَّف بأنه مقدار الطاقة الحرارية التي لا يمكن تحويلها إلى عمل مفيد عندما يصل النظام إلى التوازن الحراري.

تشير السعة الحرارية إلى الخاصية الفيزيائية للمادة التي تُعزى إلى كمية الحرارة التي يتم نقلها إلى جسم ما ، مما يؤدي إلى حدوث اختلاف في درجة حرارة الكائن المذكور بواسطة الوحدة.

تُعرف السعة الحرارية أيضًا بالقدرة الحرارية. جول لكل كلفن، تُكتب عادةً باسم J / K ، وتُعرف باسم SI الرسمي للقدرة الحرارية أو الحرارية.

يتم تعريف الانتروبيا على أنها كمية ديناميكية حرارية تُستخدم لتمثيل كمية الطاقة الحرارية لنظام معين والتي لا يمكن تحويلها إلى أي عمل إنتاجي.

إنه مفهوم علمي يستخدم في حساب ومراقبة عدم اليقين أو الفوضى أو العشوائية أو الفوضى التي تظهر في النظام.

يساعد مفهوم الانتروبيا في دراسة اتجاه التغيير العفوي. يستخدم الانتروبيا على نطاق واسع لتحليل الظواهر الشائعة.

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	السعة الحرارية	الكون
معنى	يشير إلى التغيير في درجة حرارة الجسم. هذا التغيير هو نتيجة الطاقة الممتصة.	إنه حساب الأنظمة المحددة التي يمكن العثور على مادة تحتها ، بالنظر إلى المعلمات الديناميكية الحرارية المعروفة.
التبعية	كلاهما يعتمد على المادة والعملية ، فهو يقيس التغير في درجة حرارة الجسم ويمكن أن يكون قابلاً للعكس ولا رجوع فيه.	بغض النظر عن أي كائن أو مادة ، فإن معظم العمليات لا رجعة فيها ، مما يجعلها تعتمد على العملية.
القيم	يمكن تحديد القيمة المطلقة للسعة الحرارية عن طريق التجربة	لا يمكن تحديد القيمة المطلقة للإنتروبيا. ومع ذلك ، يمكن التعبير عن الانتروبيا باستخدام القيم النسبية.
علاقة	السعة الحرارية هي معدل تغير الانتروبيا مع درجة الحرارة.	يُحسب الانتروبيا على أنه الملء التراكمي لوجهات الطاقة بين الصفر المطلق (الساكن) ودرجة حرارة معينة.
عملية حسابية	س = mcΔT س = الطاقة الحرارية م = الكتلة ج = حرارة محددة سعة ΔT = تغير في درجة الحرارة	S = kblnΩ S = إنتروبيا kb = ثابت بولتزمان ln = اللوغاريتم الطبيعي Ω = عدد التكوينات المجهرية

ما هي السعة الحرارية؟

تقيس السعة الحرارية الفرق في درجة حرارة جسم أو مادة عند امتصاص الطاقة أو نقلها بواسطة المادة.

إنها خاصية للمادة التي هي فيزيائية بطبيعتها ، وتحسب كمية الطاقة التي يجب أن يمتصها الكائن المذكور أعلاه حتى ينتج تغييرًا في درجة حرارته الأساسية بواسطة وحدة واحدة.

تم دراسة السعة الحرارية لتكون خاصية واسعة النطاق.

تختلف قيمة الحرارة التي يجب إضافتها أو إدخالها إلى جسم أو مادة معينة لرفع درجة حرارتها وفقًا لدرجة الحرارة الأولية للمنتج المعني ومقدار الضغط الذي يتم تطبيقه.

تختلف كمية الحرارة المراد إضافتها أيضًا باختلاف انتقالات الطور ، مثل التبخير أو الذوبان. 

عملية العثور على السعة الحرارية بسيطة نوعًا ما لأي كائن معين.

يتم قياس الجسم أولاً ، ويتم إدخال كمية محددة من الحرارة إليه ببطء وملاحظة درجة الحرارة لتصبح موحدة مرة أخرى. في وقت لاحق ، يتم قياس التغيير في درجة الحرارة وملاحظة.

هذه الطريقة لمحاولة حساب السعة الحرارية للمادة تعمل بشكل أفضل مع الغازات وتوفر قياسات أقل دقة في حالة المواد الصلبة.

وحدة SI هي جول لكل كلفن أو بدلاً من ذلك J / K أو J⋅K − 1 للسعة الحرارية. السعة الحرارية لأي جسم هي كمية الطاقة مقسومة على تغير درجة الحرارة.

ما هو الانتروبيا؟

الانتروبيا هو مفهوم علمي يمكن دراسته على أنه خاصية مادية قابلة للقياس. يتم تعريفه على أنه المقياس الكمي للعشوائية أو الفوضى أو الفوضى في أي نظام معين.

تقع تحت الديناميكا الحرارية، يتعامل هذا المفهوم مع نقل الطاقة الحرارية داخل النظام.

يعتبر الانتروبيا محوريًا ويلعب دورًا رئيسيًا في القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

أشار العالم والمهندس الاسكتلندي ماكوورن رانكين في عام 1850 إلى أن مفهوم الديناميكا الحرارية تمت تسميته بعدة طرق مختلفة ، مثل الوظيفة الديناميكية الحرارية والجهد الحراري.

بدلاً من شكل من أشكال "الانتروبيا المطلقة" ، يدرس الفيزيائيون التغيير في الانتروبيا الذي يحدث في عملية ديناميكية حرارية معينة.

تغيير الانتروبيا هو مستقل عن المواد ويعتمد على العملية ، حيث أن بعض العمليات لا رجعة فيها أو مستحيلة.

لقد لوحظ أن تغير الانتروبيا يتناسب مع انتقال الحرارة في عملية قابلة للعكس (عند درجة حرارة ثابتة).

ومع ذلك ، فإن معظم العمليات لا رجوع فيها ، وبالتالي فإن الكمية تعتمد على العملية.

يحسب الانتروبيا عدد الحالات المحددة التي يمكن أن يوجد فيها النظام ، بالنظر إلى المعلمات الديناميكية الحرارية المعروفة.

يمكن دراسة الانتروبيا من خلال نهجين: المنظورين العياني والميكروسكوبي للديناميكا الحرارية الكلاسيكية والميكانيكا الإحصائية ، على التوالي.

الاختلافات الرئيسية بين السعة الحرارية والانتروبيا

1. الفرق بين السعة الحرارية والإنتروبيا هو أنه بينما تعتمد السعة الحرارية على المادة أو الجسم ، مثل قياس التغير في درجة حرارته عندما تمتص المادة الطاقة ، فإن الانتروبيا ، من ناحية أخرى ، لا تعتمد على أي كائن.
2. يحسب الانتروبيا عدد الحالات المحددة التي يمكن أن يوجد فيها النظام ، بالنظر إلى المعلمات الديناميكية الحرارية المعروفة ، بينما تقيس السعة الحرارية درجة التغير في درجة الحرارة.
3. السعة الحرارية تعتمد على كل من المواد والعملية. الانتروبيا مستقلة عن المواد وتعتمد على العملية.
4. السعة الحرارية هي معدل تغير الانتروبيا مع درجة الحرارة. الانتروبيا هو مفهوم علمي معروف يقيس الطاقة الحرارية للنظام المعني لوحدة غير متاحة لأي عمل ذي تأثير.
5. السعة الحرارية لها قيمة مطلقة ، في حين أن الانتروبيا ليس لها قيمة مطلقة.

مراجع حسابات

1. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja01298a023
2. https://newbedev.com/difference-between-heat-capacity-and-entropy

آخر تحديث: 13 يوليو 2023