الحرارة النوعية و السعة الحرارية. الحرارة النّوعية هي كمية الطاقة الحرارية اللازمة لرفع درجة حرارة المادة لكل وحدة من الكتلة. الحرارة النّوعية (Specific Heat) للمادة هي خاصية فيزيائية، وهي أيضًا مثال على خاصية شاملة نظرًا لكون قيمتها تتناسب مع حجم النظام المدروس. يُرمز للحرارة النوعية في النظام العالمي للوحدات (SI) بالرمز S وهي كمية الحرارة بالجول المطلوبة لرفع درجة حرارة غرام واحد من المادة بمقدار درجة واحدة كلفن. يمكن التعبير عنها أيضًا كـ (جول/كغم.كلفن). وقد يُعبر عن الحرارة النّوعية أيضًا بـ (سعرة حرارية لكل غرام درجة مئوية).
القيم ذات الصلة بالحرارة النوعية المولية يُعبر عنها بـ (جول/مول.كلفن)، والحرارة النوعية الحجمية يُعبر عنها بـ (جول/متر مكعب.كلفن).
تُعرّف السعة الحرارية (Heat Capacity) على أنها النسبة بين كمية الطاقة المنقولة للمادة إلى التغير في درجة الحرارة الناتجة:
C = Q / ΔT
حيث C هي السعة الحرارية، Q هي الطاقة (عادة ما يُعبر عنها بالجول)، و ΔT هي التغير في درجة الحرارة (عادة بالدرجات المئوية أو كلفن)، وقد تُكتب المعادلة بهذا الشكل:
Q = CmΔT
الحرارة النوعية والسعة الحرارية مرتبطتان بالكتلة.
C = m * S
إذ إن C هي السعة الحرارية، و m كتلة المادة، وتكون S عبارة عن الحرارة النوعية.
نلاحظ أنه نظرًا لأن الحرارة النوعية لكل وحدة كتلة لا تتغير قيمتها بغض النظر عن حجم العينة، لذلك فإن الحرارة النّوعية للغالون من الماء هي نفس الحرارة النّوعية لقطرة ماء.
من المهم ملاحظة أن العلاقة بين الحرارة المضافة والحرارة النوعية والكتلة وتغير درجة الحرارة لا تُطبق أثناء تغيير الطور. السبب في ذلك هو أن الحرارة التي تضاف أو تزال أثناء تغيير الطور لا تغير درجة الحرارة.
أمثلة عن الحرارة النوعية
الماء لديه حرارة نوعية 4.18 جول (أو 1 سعرة حرارية / غرام درجة سيليزية). هذه القيمة أعلى بكثير من معظم المواد الأخرى، ما يجعل الماء جيدًا بشكل استثنائي في تنظيم درجة الحرارة. في المقابل يمتلك النحاس حرارة نوعية 0.39 (جول/ غرام درجة سيليزية).
جدول يوضح الحرارة النّوعية والسعة الحرارية للمواد الشائعة
من المفترض أن يساعد هذا المخطط الذي يحتوي على قيم الحرارة النوعية والسعة الحرارية لفهم أفضل أنواع المواد التي توصل الحرارة بسهولة مقابل المواد التي لا توصل الحرارة. كما قد نتوقع فإن المعادن لها حرارة نوعية منخفضة نسبيًا.
اقرأ أيضًا:
ما الفرق بين الحرارة و درجة الحرارة؟
الأنتروبيا والديناميكا الحرارية أو التحريك الحراري أو الثيرموديناميك
ترجمة: سرمد يحيى
تدقيق: جعفر الجزيري
