الحرارة النوعية مقابل حرارة التبخير: الفرق والمقارنة

في كل من الحرارة النوعية وحرارة التبخير ، يلزم وجود شكل من أشكال الطاقة. بهذه الطريقة ، يكون لكلتا العمليتين نوع من التشابه مع بعضهما البعض.

ولكنهما يختلفان على أسس أخرى، مثل أن الحرارة النوعية تغير درجة حرارة المادة، بينما في حرارة التبخر يتحول الشكل الفيزيائي للمادة.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. تقيس الحرارة النوعية الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة مادة ما بمقدار درجة واحدة مئوية.
2. تحدد حرارة التبخير الطاقة اللازمة لتحويل السائل إلى بخار عند درجة حرارة وضغط ثابتين.
3. هاتان الخاصيتان مهمتان في فهم السلوك الحراري للمواد وتطبيقاتها العملية.

الحرارة النوعية مقابل حرارة التبخير

حرارة نوعية هي كمية الطاقة الحرارية المطلوبة لرفع درجة حرارة وحدة كتلة واحدة بدرجة مئوية واحدة أو كلفن. حرارة التبخير هي مقدار الطاقة الحرارية المطلوبة لتحويل وحدة كتلة واحدة من حالتها السائلة إلى حالتها الغازية عند درجة حرارة ثابتة.

تشير الحرارة النوعية إلى كمية الطاقة التي نستخدمها في التفاعل لتغيير درجة حرارة المادة بمقدار وحدة واحدة. تتم الإشارة إلى الحرارة النوعية في المعادلة بالحرف 's'.

هذا يعني أن تغير درجة الحرارة أو كمية الحرارة التي تمتصها المادة تتناسب بالتساوي مع كتلة الجسم.

يتم استخدام حرارة التبخير عندما تمر المادة بتغير في المرحلة الفيزيائية. لذلك ، للوصول إلى حالة فيزيائية مختلفة ، تتطلب المادة حرارة.

تسمى هذه الكمية المحددة من الحرارة حرارة التبخر. في هذه العملية ، لا تتغير درجة الحرارة. إنها الحالة المادية للمادة التي تتغير.

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	حرارة نوعية	حرارة التبخير
معنى	تشير الحرارة النوعية إلى الحرارة المطلوبة لتغيير درجة حرارة وحدة كتلة المادة بمقدار واحد.	حرارة التبخير هي كمية الحرارة اللازمة لتغيير الحالة الفيزيائية للأجسام.
الهدف	يتم تطبيق حرارة محددة لتغيير درجة حرارة المادة.	تُستخدم حرارة التبخير لتغيير المادة من حالتها السائلة إلى الحالة الغازية والغازية إلى الحالة السائلة.
درجة الحرارة	هنا تتغير درجة الحرارة.	لكن في حرارة التبخير لا تتغير درجة الحرارة.
حالة المادة	لا يمكن تطبيق الحرارة النوعية إذا كانت المادة تغير حالتها الفيزيائية.	يتم تطبيق حرارة التبخير فقط في هذه الحالة.
الطاقة	في حرارة معينة ، تمتص المادة الحرارة بدلاً من إطلاقها.	في حرارة التبخير ، يمكن للمادة أن تمتص الطاقة وتطلقها.

ما هي الحرارة النوعية؟

إذا كان لديك وعاء نصف مملوء بالماء ووضعته على اللهب ، فسوف يستغرق الأمر بعض الوقت حتى يصبح دافئًا. ولكن عندما تملأ الوعاء بالكامل بالماء وتضعه على اللهب مرة أخرى ، فلن يستغرق الأمر نفس القدر من الوقت الذي استغرقه في الحالة السابقة.

لذلك أنت بحاجة إلى مزيد من الحرارة في السيناريو الثاني أكثر من الأول. هذا يعني أنه بالنسبة لنفس التغيير في درجة الحرارة ، فإن كمية الحرارة التي تمتصها مادة ما تتناسب طرديًا مع كتلة الجسم.

الآن ، إذا أخذنا نفس الكمية من الماء ورفعنا درجة الحرارة بضع درجات ، فسنرى بعض التغييرات. يمكن القول أنه تم توفير المزيد من الحرارة لإجراء تغيير أكبر. 

وبالتالي ، فإن كمية الحرارة التي تمتصها مادة ما تساوي الكمية التي نحصل عليها بضرب تغير درجة الحرارة ، ثابت التناسب مع كتلة الجسم. إذن ، Q = msΔT.

هنا S تعني حرارة محددة. يمكن أن تكون قيمة الحرارة النوعية مختلفة بالنسبة للمواد المختلفة. عندما ترتفع كتلة الجسم والتغير في درجة الحرارة بوحدة واحدة ، تصبح الحرارة النوعية مساوية لكمية الحرارة التي يمتصها الجسم.

لذا فإن قيمة 's' تشير إلى كمية الطاقة الحرارية المطلوبة لتغيير درجة حرارة وحدة الكتلة بوحدة واحدة.

ما هي حرارة التبخير؟

تمر معظم الأمور بمراحل مختلفة من التغيير ، مثل ذوبان الجليد في الماء. لذلك يتغير من مرحلته الفيزيائية الصلبة إلى الشكل السائل.

عندما يغلي الماء يتغير من حالته السائلة إلى شكله الغازي. إذا راقبنا محيطنا بشكل صحيح ، فسنلاحظ أن معظم المادة موجودة في شكلها السائل والغازي.

لإجراء تغييرات جسدية ، تحتاج المادة إلى كمية معينة من الحرارة. هذه الحرارة تسمى حرارة التبخر.

لذلك ، فإن الكمية المحددة من الحرارة اللازمة لتغيير الحالة الفيزيائية لكمية معينة من الحرارة المطلوبة لتغيير الحالة الفيزيائية لمادة ما من سائلها إلى مرحلتها الغازية عند ضغط معين.

تتم إضافة هذه الحرارة المحددة للتبخير لتبخير جرام واحد من مادة عند درجة حرارة قياسية. على سبيل المثال ، عند إرضاء قدر من الماء فوق موقد ، مع حرارة وضغط مناسبين ، سيبدأ الغليان.

ثم يمر هذا الماء المغلي بتغيير الطور. أي أن الماء السائل سيتغير إلى ماء غازي.

أثناء تغيير الطور ، تمتص المادة الحرارة أو تطلقها. يمكن أن يكون هناك تغيير كبير في حجم المادة أيضًا. على سبيل المثال ، يتغير حجم الماء إلى 1700 ضعف عندما يمر بمرحلة التغيير من سائل إلى غازي.

لذلك عندما يتم تغيير الماء من سائل إلى شكله الغازي أو غازي إلى سائل ، فإنه يتسبب في تغيير في حالة المادة ولكن ليس في درجة الحرارة.

الاختلافات الرئيسية بين الحرارة النوعية وحرارة التبخير

1. تشير الحرارة النوعية إلى كمية الحرارة المطلوبة لتغيير درجة حرارة المادة بوحدة واحدة. تحدث حرارة التبخر عندما تمر مادة ما بتغير طور.
2. عندما تمر مادة ما بتغير طور ، لا يمكن تطبيق حرارة معينة. لكن حرارة التبخر تحدث فقط عندما تمر مادة ما بتغير في الطور.
3. تغير الحرارة النوعية درجة حرارة المادة. لكن في حرارة التبخر ، تتغير حالة المادة ، وليس درجة الحرارة.
4. الحرارة النوعية غير معروفة بأي اسم آخر. لكن المطور معروف أيضًا باسم الحرارة الكامنة. 
5. في حرارة معينة ، تمتص المادة الطاقة. زر الحرارة للتبخير يمكن للمادة إما امتصاص الحرارة أو إطلاقها في العملية.

مراجع حسابات

1. https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1137207
2. https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.4.2029