ظرفیت گرمایی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

ظرفیت گرمایی یا ظرفیت حرارتی یک سامانه با C نشان داده می‌شود که عبارت است از نسبت گرمای مبادله شده با سیستم به تغییر دمای ناشی از مبادله گرما. مفهوم ظرفیت گرمایی فقط درمواردی به کارمی‌رود که مبادله گرما با سیستم تنها باعث تغییر دمای سیستم شود و در مواردی که تغییرفاز ایجادمی‌شود، به کارنمی‌رود.


ظرفیت گرمایی ویژه[ویرایش]

نوشتار اصلی: ظرفیت حرارتی ویژه

ظرفیت گرمایی ویژه مقدار گرمایی است که با واحد جرم کنترلی سیستم مبادله می‌شود تا دمای آن ۱ درجه سانتیگراد تغییر یابد. ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده مقدار انرژی است که یک گرم از آن ماده دریافت می‌کند تادرجه حرارت آن ماده یک درجه سانتیگراد افزایش یابد. فرمول آن برابر است با :

Q = m c ΔT
که در آن:
Q برابر با انرژی مبادله شده
m برابر با جرم
c ظرفیت گرمایی ویژه جسم
ΔT برابر با اختلاف دما است.[۱]

واحدها[ویرایش]

  • جرم:گرم یا کیلوگرم در واحدهای SI
  • انرژی:واحد اصلی آن ژول است اما از واحد کالری نیز استفاده می‌شود
  • دما:از کلوین یا سانتی‌گراد استفاده می‌شود(چون هر دو یکا در یک رنج هستند در اختلاف دما تفاوتی مشاهده نمی‌شود)
  • ظرفیت گرمایی ویژه:ژول بر گرم .کلوین(J g–۱ K–۱) [۲]

ظرفیت گرمایی ویژه چند عنصر[۳][ویرایش]

ماده فاز cp
J g−۱ K−۱
Cp
J mol−۱ K−۱
Cv
J mol−۱ K−۱
ظرفیت گرمایی حجمی J cm K
هوا (فشاردریا، خشک، ۰ درجه سانتی گراد ) گاز ۱٫۰۰۳۵ ۲۹٫۰۷
هوا درون اتاق گاز ۱٫۰۱۲ ۲۹٫۱۹
آلومینیوم جامد ۰٫۸۹۷ ۲۴٫۲ ۲٫۴۲
آمونیاک مایع ۴٫۷۰۰ ۸۰٫۰۸
آنتیموان جامد ۰٫۲۰۷ ۲۵٫۲
آرگون گاز ۰٫۵۲۰۳ ۲۰٫۷۸۶۲ ۱۲٫۴۷۱۷
آرسنیک جامد ۰٫۳۲۸ ۲۴٫۶
بریلیوم جامد ۱٫۸۲ ۱۶٫۴
مس جامد ۰٫۳۸۵ ۲۴٫۴۷
الماس جامد ۰٫۵۰۹۱ ۶٫۱۱۵
اتانول مایع ۲٫۴۴ ۱۱۲
بنزین مایع ۲٫۲۲ ۲۲۸
طلا جامد ۰٫۱۲۹۱ ۲۵٫۴۲
گرافیت جامد ۰٫۷۱۰ ۸٫۵۳
هلیوم گاز ۵٫۱۹۳۲ ۲۰٫۷۸۶۲ ۱۲٫۴۷۱۷
هیدروژن گاز ۱۴٫۳۰ ۲۸٫۸۲
آهن جامد ۰٫۴۵۰ ۲۵٫۱ ۳٫۵۴
سرب جامد ۰٫۱۲۷ ۲۶٫۴
لیتیوم جامد ۳٫۵۸ ۲۴٫۸
منیزیوم جامد ۱٫۰۲ ۲۴٫۹
جیوه مایع ۰٫۱۳۹۵ ۲۷٫۹۸
نیتروژن گاز ۱٫۰۴۰ ۲۹٫۱۲ ۲۰٫۸
نئون گاز ۱٫۰۳۰۱ ۲۰٫۷۸۶۲ ۱۲٫۴۷۱۷
اکسیژن گاز ۰٫۹۱۸ ۲۹٫۳۸
پارافین جامد ۲٫۵ ۹۰۰
سلیسیوم جامد ۰٫۷۰۳ ۴۲٫۲
اورانیوم جامد ۰٫۱۱۶ ۲۷٫۷
آب در 100 °C (بخار) گاز 2.080 37.47 28.03
آب در 25 °C مایع 4.1813 75.327 74.53 4.1796
آب در 100 °C مایع 4.1813 75.327 74.53 4.2160
آب در −10 °C (یخ) جامد 2.05 38.09 1.938
روی جامد 0.387 25.2 2.76
ماده فاز Cp
J/(g·K)
Cp,m
J/(mol·K)
Cv,m
J/(mol·K)
ظرفیت گرمایی حجمی
J/(cm3·K)

ظرفیت گرمایی ویژه‌ی آب[ویرایش]

بالا بودن این ظرفیت گرمایی ویژه‌ی آب = آب به گرما‌ی بسیار زیادی نیاز دارد تا دما‌ی آن بالا رود. فواید این خاصیت آب:

  1. دمای زمین در شبانه‌روز تغییر زیادی نمی‌کند؛ زیرا زمین آب فراوانی دارد و بیشتر انرژی خورشید صرف تبخیر آب و به‌‌راه انداختن چرخه‌ی آب صرف می‌شود.
  2. در رآکتور‌ هسته‌ای، از آب برای انتقال گرما استفاده می‌کنند.

و ...

عوامل موثر بر ظرفیت گرمایی[ویرایش]

1. درجات آزادی 2. حالت فیزیکی 3. جرم مولی 4. نیروهای بین مولکولی 5. شبکه کریستالی 6. شکل هندسی مولکول 7. دما

تئوری انیشتن در ظرفیت گرمایی جامدات[ویرایش]

نوشتار اصلی: جامد انیشتین


جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. کتاب فیزیک سال اول دبیرستان فصل دو
  2. ویکی‌پدیای انگلیسی
  3. ویکی‌پدیای انگلیسی
  • Peter Atkins and Julio de Paula, Physical chemistry, W. H. Freeman; 8th edition, U.S.A, 2006. ISBN 0-7167-8759-8
  • Heat Capacity and Thermal Expansion at Low Temperatures (International Cryogenics Monograph Series) by G.K. White, Springer publishing, 1999