الجول

السعة الحرارية أو التحميل الحراري Heat capacity مصطلح من علم الديناميكا الحرارية يرمز له عادة ب C.

وهي قيمة تبين مدى قابلية جسم ما لتخزين الطاقة الحرارية.
حيث ترمز C لقيمة الطاقة الحرارية Q التي يجب إمداد جسم أو نظام ما بها
لرفع درجة حرارته درجة مئوية واحدة. وعلى هذا الأساس فإن وحدة التحميل
الحراري هي الجول لكل كلفن.
بالنسبة للمواد الصلبة والسوائل لاتختلف السعة الحرارية عند ضغط ثابت عن
تلك المقاسة عند حجم ثابت. أما بالنسبة للغازات فنميز بين السعة الحرارية
عند ضغط ثابت ، والسعة الحرارية عند حجم ثابت ، حيث تتمدد الغازات كثيرا
بالحرارة :


السعة الحرارية عند حجم ثابت:


السعة الحرارية عند ضغط ثابت:

هذا هو التعريف الترموديناميكي للحرارة النوعية لغاز حيث تعني U الطاقة الداخلية للمادة ، أما في حالة ثبات الضغط فتعني H إنثالبي
المادة (وهي طاقة أعم من الطاقة الداخلية). وطبقا لهذا التعريف تكون السعة
الحرارية هي معدل تغير الطاقة الداخلية للمادة بتغير درجة الحرارة ، أو
معدل تغير إنثالبي المادة بتغير درجة الحرارة (انظر معادلة الحالة).



محتويات




1 السعة الحرارية للماء
2 السعة الحرارية المولية
3 السعة الحرارية للمواد الصلبة
4 السعة الحرارية لغاز مثالي
5 معامل ثبات الاعتلاج
6 انظر أيضا


السعة الحرارية للماء


تختلف السعة الحرارية لمادة عند درجات حرارة مختلفة. فعلى سبيل المثال
نجد السعة الحرارية للماء عند درجة حرارة 20 درجة مئوية تختل طفيفا عنها
عند درجة حرارة 15 مئوية :


ماء عند 20 °C:
ماء عند 15 °C:

وهكذا فهي تختلف بين درجة الصفر المئوي إلى 100 مئوية. عند الصفر المئوي تسود حرارة الانصهار أي تحول الثلج إلى ماء وعند 100 درجة مئوية للماء تسود درجة الغليان.

لكي ينصهر الثلج ويتحول إلى ماء فهو يحتاج لامتصاص حرارة من الخارج ،
ويظل يمتص حرارة من الخارج عند درجة حرارة ثابتة وهي الصفر المئوي حتى
يتحول الثلج إلى ماء. تلك هي "حرارة الانصهار" وهي تعادل 333
كيلوجول/كيلوجرام . بعد ذلك يمتص حرارة بمقدار سعته الحرارية فترتفع
درجة حرارة الماء من الصفر المئوي إلى 1 درجة مئوية ، ثم 2 ثم 3 درجة
مئوية وهكذا. وطبقا لمعادلتنا أعلاه فلا بد له من أن يكتسب حرارة قدرها : لترتفع درجة حرارته من 20 إلى 21 درجة مئوية ، وهكذا حتى نصل إلى درجة الغليان. وعند درجة الغليان تسود حرارة التبخر وهي كمية الحرارة الازمة لتحويل 1 جرام من الماء إلى بخار ، وهي تساوي للماء تقريبا 2260 كيلو جول/كيلوجرام.

السعة الحرارية المولية


يجب التفرقة بين المصطلحات الآتية :


الحرارة النوعية , وهي تقاس بالنسبة لوحدة الكتلة(عادة الكيلوجرام)
السعة الحرارية المولية ), وتقاس لكمية 1 مول من المادة
عدد السعة الحرارية s , وهو يُقاس بالنسبة لوحدة الحجم من المادة (عادة للمتر مكعب)

السعة الحرارية للمواد الصلبة


+درجة ديباي لبعض الموادالمادةدرجة ديباي كلفن
ألمونيوم 426 K
مغنسيوم 406 K
الحديد 464 K
النحاس 345 K
القصدير 195 K
الرصاص 96 K

ينطبق قانون دولون-بتي للحرارة النوعية على المواد الصلبة للفلزات الثقيلة في درجات الحرارة العالية ، حيث يعطي سعة حرارية مولية ثابتة قدرها للمادة الصلبة ، حيث R هو ثابت الغازات العام.

ولكن نموذج دولون-بتي يفشل في حساب السعة الحرارية للمواد الصلبة في درجات الحرارة المنخفضة. وفشل كذلك نموذج أينشتاين ولكن نجح في ذلك نموذج ديباي وهو يبدي اعتمادا للسعة الحرارية على درجة الحرارة في درجات الحرارة المنخفضة بالعلاقة .

وطبقا لنموذج ديباي تعتمد السعة الحرارية المولية لمادة صلبة على خاصية للمادة تسمى "درجة ديباي"