حاسبة الحرارة النوعية
احسب الطاقة الحرارية اللازمة لتغيير درجة حرارة مادة باستخدام Q = m·c·ΔT. احسب أي متغير، اختر من بين 19 مادة جاهزة، بدّل وحدات الكتلة والطاقة، وأدخل ΔT مباشرة أو من درجة حرارة ابتدائية ونهائية.
حاسبة الحرارة النوعية
اختر المتغير المطلوب حسابه، ثم أدخل المتغيرات الثلاثة الأخرى. كل شيء يتحدث مباشرة.
النتيجة
عن حاسبة الحرارة النوعية
السعة الحرارية النوعية (c) هي كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوغرام واحد من مادة بمقدار كلفن واحد (أو درجة مئوية واحدة). وهذا ما يجعل الماء بارعًا في تخزين الحرارة: فالحرارة النوعية للماء البالغة 4186 J/(kg·K) أعلى بكثير من معادن مثل النحاس (385) أو الحديد (449)، ولهذا تسخن مقلاة معدنية في ثوانٍ بينما يحتاج الماء الذي بداخلها دقائق. الحرارة اللازمة لتغير درجة الحرارة دون تغير في الحالة تُعطى بالعلاقة Q = m·c·ΔT، حيث Q هي الطاقة الحرارية بالجول، وm هي الكتلة، وc هي الحرارة النوعية، وΔT هي تغير درجة الحرارة. تحل هذه الحاسبة المعادلة في كل اتجاه — أعطها أي ثلاث من الكميات الأربع وستجد الرابعة — وتتضمن 19 مادة دقيقة جاهزة، وكتلة بالغرامات أو الكيلوغرامات، وطاقة بالجول أو الكيلوجول أو السعرات، ونمط مدى درجات الحرارة الذي يحسب ΔT من درجة حرارة ابتدائية ونهائية. إنها العلاقة الأساسية وراء قياس الحرارة (الكالوريمتري)، أي القياس التجريبي للحرارة المستخدَم في الكيمياء والطبخ والتدفئة والتبريد والهندسة.
كيفية استخدام هذه الحاسبة
- 1 اختر ما تريد حسابه: الطاقة الحرارية Q، أو الكتلة m، أو الحرارة النوعية c، أو تغير درجة الحرارة ΔT.
- 2 أدخل القيم الثلاث الأخرى. اختر مادة جاهزة لملء c تلقائيًا، وبدّل وحدات الكتلة (g/kg) والطاقة (J/kJ/cal) حسب الحاجة، وفعّل "استخدم T₁ → T₂" لحساب ΔT من درجة حرارة بداية ونهاية.
- 3 اقرأ الإجابة مع الصيغة فوقها، والمتغير المحلول مميزًا، والحرارة معروضة بوحدات J وkJ وcal.
كيف تعمل Q = mcΔT
عندما تضيف حرارة إلى مادة دون إذابتها أو غليها أو تغيير حالتها بأي شكل، تذهب كل الطاقة إلى رفع درجة حرارتها. المقدار هو: Q = m·c·ΔT حيث Q هي الحرارة (جول)، وm هي الكتلة (kg)، وc هي السعة الحرارية النوعية (J/(kg·K))، وΔT هي تغير درجة الحرارة. وبما أن تغيرًا قدره 1 K يساوي في الحجم تغيرًا قدره 1 °C، فإن ΔT بالكلفن تساوي ΔT بالدرجات المئوية — التغير وحده هو ما يهم، لا درجة الحرارة الابتدائية. يتيح لك إعادة ترتيب الصيغة حساب أي كمية: • الحرارة: Q = m·c·ΔT • الكتلة: m = Q / (c·ΔT) • الحرارة النوعية: c = Q / (m·ΔT) • تغير درجة الحرارة: ΔT = Q / (m·c) مثلًا، تسخين 1 kg من الماء (c = 4186) بمقدار 10 K يتطلب Q = 1 × 4186 × 10 = 41,860 J = 41.86 kJ. الحرارة التي تتدفق خارجًا أثناء تبريد مادة هي المعادلة نفسها مع ΔT سالبة. وهذا بالضبط المبدأ المستخدَم في قياس الحرارة، حيث تساوي الحرارة المكتسبة من جسم الحرارة المفقودة من آخر.
أسئلة شائعة
ما هي الحرارة النوعية؟
الحرارة النوعية (أو السعة الحرارية النوعية) هي كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوغرام واحد من مادة بمقدار كلفن واحد — وهو ما يعادل درجة مئوية واحدة. تُقاس بوحدة J/(kg·K). الحرارة النوعية العالية تعني أن المادة تقاوم تغير درجة الحرارة وتخزن قدرًا كبيرًا من الحرارة: قيمة الماء البالغة 4186 J/(kg·K) من أعلى القيم لأي مادة شائعة، بينما المعادن أقل بكثير (النحاس 385، الرصاص 128 فقط)، ولهذا تسخن المعادن وتبرد بسرعة.
كم من الطاقة يلزم لتسخين الماء؟
استخدم Q = m·c·ΔT مع c = 4186 J/(kg·K) للماء. لتسخين 1 kg من الماء بمقدار 10 °C تحتاج Q = 1 × 4186 × 10 = 41,860 J ≈ 41.86 kJ (نحو 10 kcal). تسخينه من 20 °C إلى 100 °C (ΔT = 80 °C) يتطلب 1 × 4186 × 80 = 334,880 J ≈ 335 kJ. الحرارة النوعية الكبيرة للماء هي السبب في أن غلي إبريق يستغرق وقتًا وطاقة ملموسين.
ماذا تعني Q = mcΔT؟
تنص على أن الحرارة Q اللازمة لتغيير درجة حرارة مادة تساوي كتلتها m مضروبة في حرارتها النوعية c مضروبة في تغير درجة الحرارة ΔT. كتلة أكبر، أو حرارة نوعية أعلى، أو تغير أكبر في درجة الحرارة — كلها تتطلب طاقة أكثر. تنطبق المعادلة فقط عند عدم وجود تغير في الحالة (لا انصهار ولا غليان)؛ أثناء تغير الحالة تبقى درجة الحرارة ثابتة وتنطبق كمية منفصلة هي الحرارة الكامنة بدلًا منها.
ما هي الحرارة النوعية للماء؟
الحرارة النوعية للماء السائل هي 4186 J/(kg·K)، أو ما يعادل 4.186 J/(g·°C) — أي تقريبًا سعرة واحدة لكل غرام لكل درجة مئوية، وهي الطريقة التي عُرّفت بها السعرة في الأصل. للجليد حرارة نوعية أقل (نحو 2090 J/(kg·K))، وبخار الماء أقل أيضًا (نحو 2010 J/(kg·K))، لأن الجزيئات تخزن الطاقة بشكل مختلف في كل حالة.
أدوات ذات صلة
واصل استكشاف الفيزياء على UnitConv. نمذج الاضمحلال الإشعاعي بحاسبة عمر النصف، وحوّل بين الجول والسعرات ووحدات الطاقة الأخرى بمحول الطاقة، واستكشف مقاييس درجة الحرارة في محول درجة الحرارة، وجرّب حاسبة الكتلة المولية وحاسبات علمية أخرى.