الحرارة النوعية مقابل الحرارة النوعية المولارية: الفرق والمقارنة

عادة ما تصنع موازين الحرارة الحساسة من مواد ذات حرارة نوعية صغيرة. مواد تخزين الحرارة مصنوعة من مواد ذات حرارة عالية محددة.

الظواهر الطبيعية مثل نسيم الأرض والبحر هي أيضًا نتيجة لإجراءات التبادل الحراري. تطبيقات الحرارة النوعية والحرارة النوعية المولية كثيرة. ومع ذلك ، هناك فرق شاسع بينهما.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. الحرارة النوعية هي المقدار المطلوب لرفع درجة حرارة وحدة كتلة من مادة بمقدار درجة مئوية واحدة.
2. الحرارة الخاصة بالمولي هي الكمية المطلوبة لرفع درجة حرارة مول واحد من مادة بمقدار درجة واحدة مئوية.
3. تقاس الحرارة النوعية والمولارية بوحدات الجول لكل جرام درجة مئوية أو جول لكل مول درجة مئوية.

الحرارة النوعية مقابل الحرارة النوعية المولارية

حرارة نوعية يتم تعريفها على أنها كمية الطاقة الحرارية اللازمة لرفع درجة حرارة وحدة كتلة المادة بمقدار درجة واحدة مئوية / كلفن. الحرارة النوعية المولية هي كمية الطاقة الحرارية اللازمة لرفع درجة حرارة مول واحد من المادة بمقدار درجة واحدة مئوية/كلفن.

تعتبر الحرارة النوعية خاصية مكثفة لأنها السعة الحرارية لمادة ذات وحدة كتلة مستقلة عن كتلتها.

بشكل عام ، تتمتع المعادن والرمل بنوع منخفض من الحرارة ، لذلك يتم تسخينها بسرعة. من ناحية أخرى ، يتمتع الماء بدرجة حرارة محددة عالية بشكل ملحوظ ، مما يجعله يستغرق وقتًا طويلاً لارتفاع بسيط في درجة الحرارة.

تعتبر الحرارة الخاصة بالمولي خاصية واسعة النطاق لأنها السعة الحرارية لمادة مكونة من مول واحد ، والتي تعتمد على كتلتها. تنقسم الحرارة الخاصة بالضخ إلى نوعين.

في حالة الغازات، لها درجتان حراريتان محددتان. يُشار إليه بـ cm وله النظام المتري J•kg^-1• مول^-1.

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	حرارة نوعية	الحرارة النوعية المولية
تعريف	الحرارة النوعية: هي كمية الطاقة الحرارية التي تتطلبها مادة من وحدة الكتلة لزيادة درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (أو 1 كلفن).	هي نسبة الطاقة الحرارية التي يفضلها مول واحد من المادة لزيادة درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (أو 1 كلفن).
المعادلة	صيغة الحرارة النوعية هي: Q = MCT.	صيغة الحرارة النوعية المولية هي: cM = q / n∆T
وحدة si	ي • كجم-1•ك-1.	في وحدات النظام الدولي SI ، يتم تمثيل الحرارة الخاصة بالضخ على هيئة J • K-1• مول-1.
دلالة بواسطة	يشار إليه بواسطة c.	يشار إليه بواسطة cm.
العوامل التي يعتمد عليها	تعتمد الحرارة المعينة للمادة على ثلاثة عوامل: تغير درجة الحرارة ، طبيعة المادة في النظام ، مرحلة المادة في النظام.	تعتمد الحرارة المولية النوعية لمادة ما على العوامل الثلاثة التالية: درجة حرارة المادة ، طبيعة المادة ، شروط تطبيق الحرارة.

ما هي الحرارة النوعية؟

عند إخراج البطيخ من الثلاجة ، يمكن ملاحظة أن درجة حرارة البطيخ تظل كما هي لبعض الوقت ، حتى بعد تعرضها للبيئة الخارجية.

هذا لأن الحرارة النوعية للطبقات الداخلية والخارجية تختلف. يمكن تعريف الحرارة النوعية على أنها كمية الطاقة الحرارية التي تحتاجها مادة لوحدة الكتلة لزيادة درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (1 كلفن).

وبالتالي ، فإن الجسم ذو الحرارة النوعية العالية يتطلب حرارة أكثر نسبيًا من المواد الأخرى لارتفاع درجة الحرارة بشكل دقيق.

عند التحدث بطريقة عكسية ، يمكن أيضًا الاستنتاج أن الأشياء والمواد ذات الحرارة النوعية العالية تتطلب الكثير من الوقت لفقدان القلب. ذلك لأن المادة أو الجسم سيتطلب فقدان المزيد من الحرارة لانخفاض دقيق في درجة الحرارة. 

حيث أن البطيخ يحتوي على ماء ، حيث يحتوي على حرارة عالية بدرجة ملحوظة تصل إلى 4180 جول • كجم^-1•ك^-1تظل باردة لبعض الوقت دون تغير كبير في درجة الحرارة ، حتى بعد إخراجها من الثلاجة.

صيغة الحرارة النوعية هي Q = MCT ، حيث تشير Q إلى الطاقة الحرارية ، m تشير إلى كتلة المادة ، c تشير إلى السعة الحرارية النوعية للمادة ، و T تشير إلى تغير درجة الحرارة المطلوب. 

هناك تطبيقات مختلفة للحرارة النوعية في حياتنا اليومية. أدوات الطبخ وضرورياته مثل الأواني مصنوعة من مواد ذات حرارة محددة صغيرة. ذلك لأن هذه المواد تحتاج إلى كمية قليلة من الحرارة لتسخين.

علاوة على ذلك ، فإن مقابض الغلاية مصنوعة أيضًا من هذه المواد لإحداث تغييرات مناسبة في درجة الحرارة دون تسخين كبير. تلعب الحرارة النوعية أيضًا دورًا حيويًا في الحفاظ على مناخ كوكبنا.

ما هي الحرارة النوعية المولارية؟

في حالة الغازات ، تكون نقطة الشامات مقبولة أكثر من نقطة الكتلة. وبالتالي ، فإن الحرارة النوعية المولية هي كمية الطاقة الحرارية التي يحتاجها مول واحد من المادة لتمديد درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (أو 1 كلفن).

صيغة الحرارة الخاصة بالمولار هي cm = q / n∆T ، حيث ∆q تشير إلى الطاقة الحرارية بالجول ، n تشير إلى عدد المولات ، و ∆T تشير إلى تغير درجة الحرارة.  

السعة الحرارية الخاصة بالغطس الأعمق من نوعين ؛ بحجم ثابت وضغط ثابت.

عندما يكون الضغط ثابتًا ، يتم الإشارة إليه بواسطة Cp ، والتي تشير إلى الحرارة المحددة الناتجة عن تسخين مادة صلبة عند ضغط مستمر.

عندما يكون الضغط ثابتًا ، يتم الإشارة إليه بواسطة Cv ، والذي يشير إلى الحرارة المحددة الناتجة عن تسخين مادة صلبة بحجم ثابت. 

العلاقة بين Cp & Cv هي Cp - Cv = nR. ومع ذلك ، فإن هذه العلاقة صالحة تحت ضغط مستمر فقط.

الاختلافات الرئيسية بين الحرارة النوعية والحرارة المولارية النوعية

1. الحرارة النوعية هي مقدار الطاقة الحرارية التي تحتاجها مادة من وحدة الكتلة لزيادة درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية (أو 1 كلفن). من ناحية أخرى ، فإن الحرارة النوعية المولية هي كمية الطاقة الحرارية التي يحتاجها مول واحد من المادة لزيادة درجة حرارته بمقدار 1 درجة مئوية (أو 1 كلفن).
2. يتم الإشارة إلى الحرارة النوعية بواسطة c. من ناحية أخرى ، يتم الإشارة إلى الحرارة الخاصة بالضخ بالسنتيمتر.
3. صيغة الحرارة النوعية هي Q = mcT. في حين أن صيغة الحرارة النوعية المولية هي cm = q / n∆T.
4. وحدة SI للحرارة النوعية هي J • kg^-1•ك^-1، في حين أن وحدة SI للحرارة النوعية المولية هي J • K^-1• مول^-1.
5. تعتمد الحرارة المعينة للمادة على تغير درجة الحرارة ، وطبيعة المادة في النظام ، ومرحلة المادة في النظام. من ناحية أخرى ، تعتمد الحرارة المولية لمادة ما على درجة حرارة المادة ، والمادة ، وطبيعة المادة ، وظروف تطبيق الحرارة.

مراجع حسابات

1. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100837a022
2. https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.27.2747