ظرفیت گرمایی

ظرفیت گرمایی یا ظرفیت حرارتی یک کمیت فیزیکی برای یک ماده است، و آن مقدار گرمائی است که اگر به مقدار معینی از آن ماده داده شود دمای آن یک واحد افزایش خواهد یافت.[1] یکای SI برای ظرفیت حرارتی ژول بر کلوین (J / K) است.

با ذخیره حرارتی اشتباه نشود.
ترمودینامیک
موتور گرمایی کلاسیک کارنو
شاخه‌ها
قوانین
سامانه‌ها
حالت
فرآیندها
چرخه ترمودینامیکی
خواص ترمودینامیکی
توابع مسیر
تابع حالت
خواص مواد
  • پایگاه داده‌های خواص
ظرفیت گرمایی 
ضریب تراکم‌پذیری همدما 
ضریب انبساط گرمایی 
معادلات
پتانسیل‌ها
  • تاریخچه
  • فرهنگ
تاریخچه
  • ماشین‌های "حرکت دائم"
فلسفه فیزیک حرارتی و آماری
نظریات
نشریات مهم
  • "An Experimental Enquiry
    Concerning ... Heat    "
  • "درمورد تعادل
    مواد ناهمگن    "
  • "Reflections on the
    Motive Power of Fire    "
خط سیر زمانی
  • ترمودینامیک
  • ماشین‌های گرمایی
  • هنر
  • آموزش
دانشمندان
سایر
  • کتاب:ترمودینامیک
  • رده:ترمودینامیک

ظرفیت گرما یک خاصیت مقداری (گسترده) است. تمرکز این خاصیت در یک مورد مربوط، ظرفیت گرمایی ویژه آن مورد است. تقسیم ظرفیت گرما بر مقدار ماده موجود در یکای مول، ظرفیت حرارتی مولی آن را به دست می‌دهد. ظرفیت گرمای حجمی ظرفیت گرما در هر حجم را اندازه‌گیری می‌کند. از ظرفیت گرما اغلب به عنوان ذخیره حرارتی در معماری و مهندسی عمران برای اشاره به ظرفیت گرمایی یک ساختمان استفاده می‌شود

ظرفیت گرمایی یا 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 در مواردی به کارمی‌رود که مبادله گرما با سیستم تنها باعث تغییر دمای سیستم شود و در مواردی که تغییرفاز ایجاد می‌شود، به کار نمی‌رود. ظرفیت گرمایی به جنس و جرم یک ماده وابسته است.

ظرفیت گرمایی 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 تا درجه حرارت آن ماده یک درجه سانتی‌گراد افزایش یابد. فرمول آن برابر است با:

دلتا تاتا:Q2-Q1
که در آن:
Q برابر با انرژی مبادله شده
m برابر با جرم
c ظرفیت گرمایی ویژه جسم
ΔT برابر با اختلاف دما است.[2]

واحدها
  • 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)[3]

ظرفیت گرمایی ویژه چند ماده[3]
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−۳ K−۱
هوا (فشاردریا، خشک، ۰ درجه سانتی گراد)گاز۱٫۰۰۳۵۲۹٫۰۷
هوا درون اتاقگاز۱٫۰۱۲۲۹٫۱۹
آلومینیومجامد۰٫۸۹۷۲۴٫۲۲٫۴۲
آمونیاکمایع۴٫۷۰۰۸۰٫۰۸
آنتیموانجامد۰٫۲۰۷۲۵٫۲
آرگونگاز۰٫۵۲۰۳۲۰٫۷۸۶۲۱۲٫۴۷۱۷
آرسنیکجامد۰٫۳۲۸۲۴٫۶
بریلیومجامد۱٫۸۲۱۶٫۴
مسجامد۰٫۳۸۵۲۴٫۴۷
الماسجامد۰٫۵۰۹۱۶٫۱۱۵
اتانولمایع۲٫۴۴۱۱۲
بنزینمایع۲٫۲۲۲۲۸
طلاجامد۰٫۱۲۹۱۲۵٫۴۲
گرافیتجامد۰٫۷۱۰۸٫۵۳
هلیومگاز۵٫۱۹۳۲۲۰٫۷۸۶۲۱۲٫۴۷۱۷
هیدروژنگاز۱۴٫۳۰ ۲۸٫۸۲
آهنجامد۰٫۴۵۰۲۵٫۱۳٫۵۴
سربجامد۰٫۱۲۷۲۶٫۴
لیتیومجامد۳٫۵۸۲۴٫۸
منیزیومجامد۱٫۰۲۲۴٫۹
جیوهمایع۰٫۱۳۹۵۲۷٫۹۸
نیتروژنگاز۱٫۰۴۰۲۹٫۱۲۲۰٫۸
نئونگاز۱٫۰۳۰۱۲۰٫۷۸۶۲۱۲٫۴۷۱۷
اکسیژنگاز۰٫۹۱۸۲۹٫۳۸
پارافینجامد۲٫۵۹۰۰
سلیسیومجامد۰٫۷۰۳۴۲٫۲
اورانیومجامد۰٫۱۱۶۲۷٫۷
آب در ۱۰۰ °C (بخار)گاز۲٫۰۸۰۳۷٫۴۷۲۸٫۰۳
آب در ۲۵ °Cمایع۴٫۱۸۱۳۷۵٫۳۲۷۷۴٫۵۳۴٫۱۷۹۶
آب در ۱۰۰ °Cمایع۴٫۱۸۱۳۷۵٫۳۲۷۷۴٫۵۳۴٫۲۱۶۰
آب در −۱۰ °C (یخ)جامد۲٫۰۵۳۸٫۰۹۱٫۹۳۸
رویجامد۰٫۳۸۷۲۵٫۲۲٫۷۶
ماده فاز Cp
J/(g·K)		 Cp,m
J/(mol·K)		 Cv,m
J/(mol·K)		 ظرفیت گرمایی حجمی
J/(cm3·K)

ظرفیت گرمایی ویژهٔ آب

بالا بودن این ظرفیت گرمایی ویژهٔ 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 چرخهٔ آب صرف می‌شود.
  2. در رآکتور هسته‌ای، از آب برای انتقال گرما استفاده می‌کنند؛ و …
    1. ظرفیت گرمایی ویژه آب ۴۱۸۷ ژول بر کیلوگرم سانتیگراد می‌باشد

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

تئوری انیشتین در ظرفیت گرمایی جامدات
نوشتار اصلی: جامد انیشتین

جستارهای وابسته

منابع
  1. Halliday, David; Resnick, Robert (2013). Fundamentals of Physics. Wiley. p. 524.
  2. کتاب فیزیک سال اول دبیرستان فصل دو
  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
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.