الحرارة الكامنة

فهم الحرارة الكامنة

إذا أدخلتَ ترمومتر زئبقي في وعاء يحتوي على خليط من الماء البارد والثلج، ستلاحظ أن سطح الزئبق يبقى ساكنًا بعد غمره. يتوقف سطح الزئبق عن الحركة عند بلوغه درجة انصهار الماء أو درجة تجمده (0 ^درجة مئوية). إذا كان الوعاء مفتوحًا، تنتقل الحرارة من الهواء ذي درجة الحرارة الأعلى إلى خليط الماء والثلج ذي درجة الحرارة الأقل. تتسبب الحرارة الإضافية من الهواء في ذوبان الثلج. هل تتغير درجة حرارة خليط الماء والثلج مع ذوبان الثلج؟ لا، لا تتغير درجة حرارة خليط الماء والثلج مع ذوبان الثلج.

إذا سُخِّنَ مزيج من الثلج والماء باستخدام النار أو سخان كهربائي، على سبيل المثال، يتحول الثلج كله إلى ماء. وإذا استمر التسخين، ترتفع درجة حرارة الماء حتى تصل إلى 100 ^درجة مئوية. عند هذه الدرجة ، يبدأ الماء بالتبخر. وإذا زاد حجم اللهب أو استمر تسخين الماء، يتسارع تحول الماء إلى بخار، بينما تبقى درجة حرارته ثابتة عند 100 ^{درجة مئوية} . هذه هي درجة غليان الماء، وهي أعلى درجة حرارة يمكن أن يصل إليها.

رسم بياني يوضح العلاقة بين الحرارة والتغيرات في درجة الحرارة والتغيرات في حالة الماء.

AB = تؤدي الحرارة الإضافية إلى زيادة درجة حرارة الجليد إلى 0 ^oC
BC = حرارة إضافية لإذابة الجليد وتحويله إلى ماء
CD = تؤدي الحرارة الإضافية إلى زيادة درجة حرارة الماء من 0 ^oمن ج إلى ٠ ^oC
DE = حرارة إضافية لتبخير الماء
EF = الحرارة الإضافية تزيد من درجة حرارة البخار

يوضح الرسم البياني أعلاه عملية تغير درجة الحرارة وحالة الماء عند امتصاصه للحرارة (عند ضغط جوي يساوي 1 ضغط جوي). إذا أطلق الماء حرارة ، فإن العملية التي تحدث تكون عكس العملية المذكورة أعلاه (ينعكس اتجاه السهم). لا تؤدي إضافة الحرارة من النقطة B إلى النقطة C إلى تغيير درجة حرارة الماء، بل تُذيب الجليد فقط. وبالمثل، لا تؤدي إضافة الحرارة من النقطة D إلى النقطة E إلى تغيير درجة حرارة الماء، بل تُحوله فقط إلى بخار. الماء مثال واحد فقط. في الأساس، تخضع جميع الأجسام لعملية تغير في الحالة ودرجة الحرارة، مثل الماء، عند امتصاصها للحرارة. يكمن الاختلاف في نقطتي التجمد والغليان. لكل جسم نقطتا تجمد وغليان مختلفتان. إذا أطلق جسم ما حرارة، فإن العملية التي تحدث تكون عكس العملية المذكورة أعلاه.

حرارة الانصهار (لتر)_F)
حرارة الانصهار هي كمية الحرارة التي يمتصها كيلوغرام واحد من جسم ما لتغيير حالته من صلبة إلى سائلة، أو كمية الحرارة التي يطلقها كيلوغرام واحد من جسم ما لتغيير حالته من سائلة إلى صلبة. صيغة حساب كمية الحرارة الممتصة (أو المنبعثة) لتغيير حالة جسم ما من صلبة إلى سائلة (أو من سائلة إلى صلبة):
Q = مل_F
الوصف: Q = الحرارة الممتصة أو المنبعثة، m = كتلة الجسم، L_F = حرارة الانصهار (F = انصهار).

التدفئة بالبخار (لتر)_V)
حرارة البخار هي كمية الحرارة التي يمتصها كيلوغرام واحد من جسم ما لتغيير حالته من سائل إلى غاز، أو كمية الحرارة التي يطلقها كيلوغرام واحد من جسم ما لتغيير حالته من غاز إلى سائل. صيغة حساب كمية الحرارة الممتصة (أو المنبعثة) لتغيير حالة جسم ما من سائل إلى غاز (أو من غاز إلى سائل):
Q = مل_V
الوصف: Q = الحرارة الممتصة أو المنبعثة، m = كتلة الجسم، L_V = حرارة البخار (V = Vالتبخير)
تُسمى حرارة الانصهار وحرارة التبخر بالحرارة الكامنة.

لكل مادة درجة انصهار وغليان مختلفة. كما تختلف حرارة الانصهار وحرارة التبخر لكل مادة.

ريفرينسي