يعتبر سؤال “كيف أحسب كمية الحرارة الممتصة عند التسخين” من الأسئلة المهمة والتي تثير اهتمام طلاب المرحلة الثانوية. يتم التعبير عن الحرارة الممتصة عادةً بالرمز q، ونعرفها على أنها الطاقة التي تنتقل من الجسم الأكثر حرارة إلى الجسم الأقل حرارة. نتيجةً لهذه العملية، تزداد درجة حرارة الجسم الأكثر برودة بينما تنخفض درجة حرارة الجسم الأكثر سخونة. يتم قياس كمية الحرارة بالجول، وسنتناول في هذا المقال مفهوم درجة الحرارة على أنها الطاقة المتنقلة بين الأجسام ذات درجات الحرارة المختلفة.
تعريف درجة الحرارة
- تعتبر درجة الحرارة طاقة تنقل من الجسم الساخن إلى الجسم البارد، مما ينتج عنه
- انخفاض درجة حرارة الجسم الساخن بسبب فقدان الطاقة الحرارية.
- ارتفاع درجة حرارة الجسم البارد نتيجة اكتساب الطاقة.
قياس الحرارة
- السعر الحراري هو الكمية اللازمة لرفع درجة حرارة الجسم.
- السعرات الحرارية هي الطاقة الناتجة عن الأغذية، ويمثل 1 ساعة طعام حوالي 1000 cal = 1 kcal.
- تنتج السعرات الحرارية عندما تُكسر جزيئات السكر والدهون، مما يؤدي إلى تكون ثاني أكسيد الكربون والماء.
- أما الجول فهو وحدة قياس الطاقة الحرارية في النظام الدولي للوحدات.
حساب كمية الحرارة الممتصة عند التسخين
الحرارة النوعية
- الحرارة النوعية تعبر عن كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الجسم بمقدار كيلوغرام واحد.
- لكل مادة حرارة نوعية خاصة بها، فعلى سبيل المثال، تعتبر الحرارة النوعية للماء 4.18 J/g.°C، مما يعني أن جرامًا واحدًا من الماء يحتاج إلى 4.18 جول لرفع درجة حرارته بمقدار درجة مئوية واحدة.
- عند محاولة رفع درجة حرارة كمية معينة من الماء بمقدار 1°C، يحتاج كل جرام من الماء إلى امتصاص 4.18 جول.
- على النقيض، إذا كنا نرغب في رفع درجة حرارة كتلة من الأسمنت بنفس المقدار، فإنه يحتاج إلى طاقة أقل، حيث تكون الحرارة النوعية للأسمنت 0.84 J/g.°C.
- إذا تم امتصاص نفس الكمية من الطاقة بواسطة الماء والأسمنت، ستظهر درجة حرارة الأسمنت أعلى بكثير من درجة حرارة الماء.
كيفية حساب الحرارة الممتصة
- يمكن استخدام المعادلة التالية لحساب كمية الحرارة الممتصة
- q = c × m × ΔT
- لحساب درجة الحرارة الناتجة عن الجسم، نستخدم المعادلة
- ΔT = T النهائي T الابتدائي
- q = c × m × ΔT
مثال توضيحي
- إذا كانت لدينا قطعة من الأسمنت بكتلة 20 غرام، وزادت درجة حرارتها بمقدار 10 درجات مئوية، مع العلم أن الحرارة النوعية للأسمنت هي 0.84 J/g.°C.
الحل
- q = c × m × ΔT
- q = (0.84 J/g.°C) × (20 g) × (10°C)
- q = 168 جول
استنتاج حساب كمية الحرارة الممتصة عند التسخين
يعد فهم كيفية حساب درجة الحرارة من الركائز الأساسية في دراسات الطلاب في المرحلة الثانوية، ولهذا السبب يسعى الكثيرون للبحث عن إجابات دقيقة في محركات البحث. لذا، سنوفر هنا إجابة السؤال الشائع
السؤال
- احسب كمية الحرارة الممتصة عند تسخين 100 غرام من الألومنيوم من 25°C إلى 75°C، علماً بأن الحرارة النوعية للألومنيوم تساوي 0.9 J/g.°C.
الحل
- المعطيات
- كتلة الألومنيوم = 100 غرام.
- درجة الحرارة الابتدائية = 25°C.
- درجة الحرارة النهائية = 75°C.
- الحرارة النوعية للألمنيوم = 0.9 J/g.°C.
- حساب ΔT
- ΔT = 75°C 25°C = 50°C
- حساب كمية الحرارة الممتصة
- q = c × m × ΔT
- q = (0.9 J/g.°C) × (100 g) × (50°C)
- q = 4500 جول
في ختام هذا المقال، قمنا بسرد الإجابة عن سؤال “كيف أحسب كمية الحرارة الممتصة عند التسخين” وتوضيح مفهوم درجة الحرارة وطرق حساب الحرارة الممتصة. كما تناولنا أيضًا مفهوم الحرارة النوعية باعتبارها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الجسم.