تعريف الحرارة، الموصلية الحرارية، السعة الحرارية

المادة: تعريف الحرارة، الموصلية الحرارية، السعة الحرارية

هل سبق لك أن شربت الشاي المثلج، أو الحليب المثلج، أو الشراب المثلج، أو غيرها؟ حسنًا، عند تحضير الشاي المثلج، نخلط عادةً الماء الساخن أو الدافئ في كوب مع مكعبات الثلج. الماء الساخن أو الدافئ يكون بدرجة حرارة أعلى، بينما مكعبات الثلج تكون بدرجة حرارة أقل. بعد ملامسة الماء لبعض الوقت، يتحول مزيج مكعبات الثلج والشاي الساخن إلى شاي مثلج (أي أن مزيج مكعبات الثلج والشاي الدافئ قد وصل إلى نفس درجة الحرارة). تحدث العملية نفسها عند خلط الماء الساخن بالماء البارد. بعد ملامستهما، يتحول الماء الساخن والماء البارد إلى ماء دافئ (أي أن مزيج الماء الساخن والماء البارد قد وصل إلى نفس درجة الحرارة). لماذا تصل هذه الأشياء إلى نفس درجة الحرارة بعد ملامستها؟

تعريف الحرارة

عندما تتلامس أجسام ذات درجات حرارة مختلفة ، تنتقل الحرارة، التي تُسمى عادةً بالحرارة، من الجسم ذي درجة الحرارة الأعلى إلى الجسم ذي درجة الحرارة الأقل. ويتوقف انتقال الحرارة هذا بمجرد أن تتساوى درجة حرارة الجسمين المتلامسين. على سبيل المثال، عند مزج الماء الساخن بالماء البارد، تنتقل الحرارة عادةً من الماء الساخن إلى الماء البارد. وعند وضع مكواة ساخنة في ماء بارد، تنتقل الحرارة من المكواة الساخنة إلى الماء. ويتوقف تدفق الحرارة بمجرد أن تتساوى درجة حرارة المكواة والماء. وعندما يضع الطبيب أو الممرض مقياس حرارة على جسمك، تنتقل الحرارة من جسمك إلى مقياس الحرارة. ويتوقف انتقال الحرارة هذا بمجرد أن تتساوى درجة حرارة جسمك ومقياس الحرارة. وإذا كان مقياس الحرارة المستخدم زئبقيًا، فعندما تتساوى درجة حرارة جسمك ومقياس الحرارة، يتوقف سطح الزئبق عن الحركة. والرقم الظاهر على سطح الزئبق هو درجة حرارة جسمك في تلك اللحظة.

بطبيعة الحال، تنتقل الحرارة من الأجسام ذات درجة الحرارة العالية إلى الأجسام ذات درجة الحرارة المنخفضة. ويسهم انتقال الحرارة في معادلة درجات حرارة الأجسام المتلامسة. في القرن الثامن عشر، اشتبه الفيزيائيون في أن تدفق الحرارة هو حركة سائل، نوع غير مرئي من السوائل (السوائل هي مواد قابلة للتدفق، وتشمل السوائل والغازات. الماء (سائل) سائل لأنه قابل للتدفق، والهواء كذلك). سُمي هذا السائل بالسعرة الحرارية . لم تعد نظرية السعرة الحرارية مستخدمة، لأنه بناءً على نتائج التجارب، لا يمكن إثبات وجودها .

في القرن التاسع عشر، درس الفيزيائي الإنجليزي جيمس بريسكوت جول (1818-1889) كيفية تسخين الماء في وعاء باستخدام عجلة تقليب. وبناءً على نتائج تجربته، قارن جول هذه العملية بالماء المسخن بالنار. فعندما تتلامس شعلة مع وعاء يحتوي على الماء، تنتقل الحرارة من النار (ذات درجة الحرارة العالية) إلى الماء (ذات درجة الحرارة المنخفضة). وبعد مقارنة ارتفاع درجة حرارة الماء نتيجة التلامس مع النار بارتفاعها نتيجة الشغل المبذول بواسطة عجلة التقليب، استنتج جول أن الحرارة هي طاقة تنتقل من جسم ذي درجة حرارة عالية إلى جسم ذي درجة حرارة منخفضة. الحرارة ليست طاقة (فهي ليست نوعًا محددًا من الطاقة، مثل الطاقة الحركية، أو طاقة الوضع، أو الطاقة الكيميائية، إلخ) . الحرارة هي طاقة تنتقل نتيجة فروق درجات الحرارة . لذا، عندما تتدفق الحرارة من جسم ذي درجة حرارة عالية إلى جسم ذي درجة حرارة منخفضة، فإن الطاقة في الواقع تنتقل من الجسم ذي درجة الحرارة العالية إلى الجسم ذي درجة الحرارة المنخفضة. يتوقف انتقال الطاقة بمجرد أن تصل الأجسام المتلامسة إلى نفس درجة الحرارة أو التوازن الحراري.

الموصلية الحرارية

لماذا تُصنع معظم أواني الطهي من الألومنيوم؟ تخيل أن يدك اليسرى تمسك قطعة معدنية ويدك اليمنى تمسك قطعة زجاجية، ثم تلامس المعدن والزجاج مع اللهب. هل ستشعر يدك اليسرى أم اليمنى بالحرارة أسرع؟ هذه الأسئلة، وربما غيرها، تتعلق بالتوصيل الحراري للأجسام. التوصيل الحراري للجسم هو قدرته على... نقل الحرارة عبر الجسم. الأجسام ذات الموصلية الحرارية العالية (k) هي موصلات سعرات حرارية yang baik (konduktor termal yang baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal kecil merupakan penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang buruk).

السعة الحرارية

السعة الحرارية (ج) هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جسم كامل درجة واحدة. صيغة حساب السعة الحرارية هي:

ج = م ج

Keterangan : C = kapasitas kalor, m = massa benda, c = الحرارة النوعية هدف.