الحرارة النوعية مقابل الحرارة المعقولة: الفرق والمقارنة

حسب العلم ، الحرارة هي الطاقة التي تتدفق من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة منخفضة بين المواد والأشياء المختلفة.

تُعرف الطاقة الحرارية عمومًا باسم الطاقة الحرارية السعرات الحرارية ، والجول هي وحدات القياس. الحرارة النوعية والحرارة المعقولة فئتان من الطاقة الحرارية أو الطاقة الحرارية.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. الحرارة النوعية هي الكمية اللازمة لرفع درجة حرارة وحدة كتلة من مادة بمقدار درجة مئوية واحدة. في المقابل ، تنقل الحرارة المعقولة الطاقة الحرارية بسبب اختلاف درجة الحرارة بين مادتين.
2. الحرارة النوعية هي خاصية جوهرية للمادة ، في حين تعتمد الحرارة المعقولة على كتل ودرجات حرارة المواد المتفاعلة.
3. تحدد الحرارة النوعية قدرة مادة ما على تخزين الطاقة الحرارية ، بينما تحدد الحرارة المعقولة انتقال الحرارة الفعلي الذي يحدث بين المواد.

الحرارة النوعية مقابل الحرارة المعقولة

الحرارة النوعية هي كمية الطاقة الحرارية اللازمة لرفع درجة حرارة وحدة كتلة المادة بمقدار درجة مئوية واحدة أو كلفن واحد. تشير الحرارة المحسوسة إلى الطاقة الحرارية التي تضاف إلى المادة أو تزال منها لتغيير درجة حرارتها دون حدوث أي تغيير في الطور.

كما يوحي الاسم ، تشير الحرارة النوعية إلى كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة كمية معينة من المادة.

وفقًا لنتائج العلماء ، تتطلب المواد المختلفة من نفس الكتلة كميات متفاوتة من الحرارة للوصول إلى نفس درجة الحرارة.

من حيث السوائل ، على سبيل المثال ، من الماء والحليب من نفس الكتلة ، يحتاج الماء إلى مزيد من الحرارة للوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة من الحليب.

الحرارة المعقولة ، كما يوحي الاسم ، هي نوع من الحرارة يمكن لجسم الإنسان أن يشعر بها بسبب الاختلافات في درجة حرارة الأشياء والمواد المختلفة.

يمكن للبشر ، على سبيل المثال ، التمييز بين الجليد ودرجة حرارة الماء العادية بمجرد لمسه.

مقارنة طاولات

معلمات المقارنة	حرارة نوعية	حرارة معقولة
معنى	يشير إلى كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة كمية معينة من المادة.	الحرارة المحسوسة هي نوع من الحرارة يمكن أن يستشعرها جسم الإنسان بسبب الاختلافات في درجة حرارة الأجسام والمواد المختلفة
معادلة	الحرارة النوعية = الطاقة بالجول مقسومة على تغير الكتلة x في درجة الحرارة	الحرارة المعقولة = 1.08 × معدل تدفق الهواء الداخل من الخارج × التغير في درجة الحرارة
الوحدات	السعرات الحرارية أو جول لكل جرام لكل درجة مئوية	جول لكل كيلوغرام كلفن
يتعامل مع	الحرارة النوعية أو طاقة المواد	الفرق في درجة الحرارة التي يشعر بها الإنسان بين الأشياء والمواد المتميزة
أهمية	يلعب دورًا حتميًا في فحص مقدار الحرارة المطلوب لشيء أو مادة معينة.	يلعب دورًا ضروريًا في نظام التبريد.

ما هي الحرارة النوعية?

يتم تعريف الحرارة النوعية على أنها المقدار المطلوب من الحرارة أو الطاقة المطلوبة لأجسام مميزة خاصة بكل من المواد. تحتاج المواد المختلفة إلى كميات مميزة من الحرارة لتصل إلى درجة حرارة تبلغ 1 درجة مئوية.

هذا اكتشاف مهم جدًا للعلماء لفهم الحرارة النوعية لكل من الماء والهواء ؛ فرق الحرارة المحدد لديهم حوالي الربع.

هذه المعرفة ضرورية لتطوير المعرفة حول أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، والمعروفة باسم نظام HVAC. هذا النظام مسؤول عن تحريك الهواء في الداخل والخارج.

جول لكل كلفن لكل كيلوغرام هو وحدة من وحدات النظام الدولي (SI). معادلة حساب الحرارة النوعية هي الطاقة بالجول مقسومة على ناتج كتلة المادة والتغير في درجة الحرارة.

معادلة الحرارة النوعية

C = Q / (فرق M × T)

أين

C = حرارة محددة

س = الطاقة

م = الكتلة

فرق T- الفرق في درجة الحرارة

فمثلا،

قطعة من مادة تزن 200 جرام طاقتها 19990 J ويتم تسخينها من درجة حرارة 100 درجة إلى 200 درجة. اكتشف الحرارة النوعية

لذا ، هنا ،

م = 200

س = 19990 ي

فرق T = 200-100 = 100 درجة مئوية

C = 19990 / (200 × 100) = 0.9995 جول / جم⁰C

0.9995  J / ز⁰هناك حاجة إلى حرارة محددة لتسخين 200 جرام من المواد التي تحمل السعة الحرارية 19990 J

ما هي الحرارة المعقولة?

يشير مصطلح "الحرارة المعقولة" إلى تغير درجة الحرارة الناتج عن جسم الإنسان بمجرد لمس مواد أو أشياء مختلفة. في هذه الحالة ، لا تتغير مرحلة المادة.

يمكن أيضًا قياس التغيرات في درجات الحرارة باستخدام مقياس حرارة. تكمن أهمية شركة Sensible Heat في فهم نظام التبريد في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. يمكن الشعور بهذه الحرارة بسهولة أثناء حمامات الشمس.  

جول لكل كلفن لكل كيلوغرام ، J⋅kg^-1ك^-1 هي وحدة النظام الدولي (SI). معادلة Sensible Heat هي نتاج 1.08 ، معدل تدفق الهواء الداخل من الخارج وتغير درجة الحرارة.

معادلة الحرارة المعقولة

الحرارة المعقولة = 1.08 × معدل تدفق الهواء من الخارج × التغير في درجة الحرارة

على سبيل المثال

كمية تدفق الهواء من الخارج 200 درجة مئوية ، وترتفع درجة الحرارة من 100 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية. اكتشف الحرارة المعقولة؟

تغير درجة الحرارة = 200-100 = 100 درجة مئوية

الحرارة المعقولة = 1.08 x 200 x 100 = 21600 J⋅kg^-1ك^-1

21600 جول^-1ك^-1 هي حرارة معقولة عندما يكون تدفق الهواء من الخارج 200 تحت تغير درجة الحرارة البالغ 100 درجة مئوية.

الاختلافات الرئيسية بين الحرارة النوعية والحرارة المعقولة

1. كل من الحرارة النوعية والحرارة المحسوسة مهمان لفهم مفهوم أنظمة التدفئة والتهوية والتبريد. تعتبر كل من الحرارة النوعية والحرارة المحسوسة مهمة لفهم مفهوم أنظمة التدفئة والتهوية والتبريد (HVAC).
2. يتم تقديم خاصية الحرارة المحددة لفهم كمية الحرارة المطلوبة لأجسام مختلفة ، في حين يتم تقديم Sensible Heat للاستشعار بتغير درجة الحرارة بمجرد اللمس باليدين.
3. وحدة SI الخاصة بالحرارة النوعية هي السعرات الحرارية أو الجول لكل جرام لكل درجة مئوية ؛ ومع ذلك ، في حالة Sensible Heat ، يكون الجول لكل كيلوغرام كلفن.
4. معادلة الحرارة النوعية هي C = Q / (فرق M x T) ، ومن ناحية أخرى ، فإن معادلة Sensible Heat هي Sensible Heat = 1.08 x معدل تدفق الهواء الداخل من الخارج x التغير في درجة الحرارة.
5. تختلف الحرارة النوعية للماء والهواء لنفس الكتلة اعتمادًا على المادة. في حالة الحرارة المعقولة ، فإن مرحلة المادة لا تغير فقط تغير درجة الحرارة.

مراجع حسابات

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X11001733
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250917301914