تبلیغات
علم و دانش - ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه
آموختن علم و دانش بیشتر

ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه

تاریخ:دوشنبه 19 دی 1390-20:34

ظریف گرمایی و گرمای ویژه:
می توانیم با دادن انرژی گرمایی به یک جسم یا گرفتن انرژی گرمایی از آن و یا با انجام دادن کار رو ی آن حالت جسم را تغییر دهیم .یکی از خواص جسم که ممکن است در چنین فرایندی تغییر کند دما ی آن T است. تغییر دمای TΔ که متناظر با انتقال مقدار معینی انرژی گرمایی Q است به شرایطی که انتقال گرما در آن صورت می گیرد بستگی دارد .
مثلا در مورد گاز محصور در استوانه ای با پیستون متحرک می توانیم گرما اضافه کنیم و پیستون را ثابت نگه داریم ( و به این ترتیب حجم را ثابت نگه داریم ) یا می توانیم گرما اضافه کنیم و بگذاریم که پیستون حرکت کند ولی نیروی وارد بر پیستون را ثابت نگه داریم ( یعنی در واقع گاز را تحت فشار معین نگه داریم ) . حتی می توانیم با انجام کار روی یک سیستم ،مثلا با مالیدن دو جسمی که بین آنها اصطکاک است به همدیگر ، دما را افزایش بدهیم ، در این مورد اصلا نیازی نیست که انتقال گرمایی صورت بگیرد.

ظرفیت گرمایی C ، برای یک جسم را می توانیم به صورت نسبت مقدار گرمای انتقال یافته به آن در حین یک فرایند ، یعنی Q ، به تغییر دمای متناظر ، یعنیT Δ ، تعریف کنیم : C=Q/ΔT

واژه ی" ظرفیت "ممکن است گمراه کننده باشد ، زیرا این واژه گزاره ی اساسا بی معنی "مقدار گرمایی که یک جسم می تواند در خود نگه دارد" را پیشنهاد می کند ، در حالی که منظور فقط مقدار انرژی است که به ازای هر درجه اختلاف دما ، به صورت گرما به جسم منتقل می شود .
ظرفیت گرمایی بر واحد جرم یک جسم ، که "ظرفیت گرمایی ویژه " یا معمولا فقط "گرمای ویژه " نامیده مخی شود ، مشخصه ی ماده ای است که جسم را تشکیل داده است : c=C/m=Q/mΔT

ظرفیت گرمایی مشخصه ی یک جسم معین است ولی گرمای ویژه مشخص کننده ی ماده است . به این ترتیب می توانیم هم از ظرفیت گرمایی یک سکه و هم از گرمای ویژه ی مس صحبت کنیم.

ظرفیت گرمایی یک جسم و گر مای ویژه ی یک ماده هیچ کدام ثابت نیستند ؛ هر دو این کمیتها به دما ( و احتمالا به سایر متغیر ها ، مثلا فشار) بستگی دارند . معادله های پیشین صرفا مقدار میانگین این کمیتها را در گستره ی دمایی TΔ به دست می دهند .در حد وقتی 0 → TΔ ، می توانیم در مورد گرمای ویژه در یک دمای خاص صحبت کنیم .
می توانیم مقدار گرمایی را که باید به یک جسم به جرم m ، که ظرفیت گرمایی ماده تشکیل دهنده ی آن c است ، بدهیم تا دمای آن را از مقدار اولیه Ti به مقدار نهایی Tf برسانیم ، معین کنیم . برای این منظور اختلاف دمای کلی را به N بازه ی کوچک به عرضT n Δ تقسیم می کنیم و فرض می کنیم cn در هر یک از این با زه های کوچک ثابت باشد و سپس سم هر کدام از این بازه های کوچک n=1,2,3,……..N را در انتقال گرمای کل منظور می کنیم . با انجام این جمع روی بازه های کوچک داریم : Q=∑mcnΔTn
این معادله در حد دیفرانسیلی به صورت زیر در می اید: Q=m∫cdT ( که بازه ی انتگرال از Ti تا Tf است. )
که در آن c ممکن است تابعی از دما باشد . در دماهای عادی و در بازه های دمایی عادی ، گرمای ویژه را می شود ثابت در نظر گرفت. مثلا ف گرمای ویژه ی آب در محدوده ی 0 تا 100 درجه کمتر از 1% تغییر می کند .

بنابر این می توانیم آخرین معادله ی بالا را به صورت کلا مفید تر زیر بنویسیم : ( Q=mc(Tf-Ti

معادله ی c=Q/mΔT تعریف منحصر به فردی برای گرمای ویژه نیست . باید شرایطی را هم که تحت آن گرمای Q به جسم داده شده است مشخص کنیم. یکی از شرایط معمول آن است که وقتی به نمونه ی مورد آزمایش گرما می دهیم ، فشار آن در مقدار عادی (ثابت) جو باقی بماند ، ولی بسیاری شرایط دیگر هم است، که کلا هر یک از آنها به مقدار متفاوتی برای cمی انجامد . برای اینکه مقدار منحصر به فردی برای مقدار c به دست بیاوریم باید شرایط را مشخص کنیم ؛ مانند گرمای ویژه در فشار ثابت cp ، گرمای ویژه در حجم ثابت cv ، و مانند اینها .

گرماهای تبدیل:
وقتی گرما وارد یک جامد یا مایع می شود ، الزاما دمای یک نمونه همیشه افزایش پیدا نمی کند . بلکه امکان دارد نمونه از یک حالت یا فاز ( یعنی ف جامد ، مایع یا گاز ) به حالت دیگری تغییر پیدا کند . بنابر این با جذب گرما و بدون تغییر دما یخ ذوب می شود و آب می جوشد. در فرایندهای مع****************** ( یخ زدن آب و چگالیدن بخار) باز هم در یک دمای ثابت، گرما از سیستم دفع می شود .
مقدار گرمایی را که به ازای هر واحد جرم در حین یک تغییر حالت انتقال پیدا می کند گرمای تبدیل یا گرمای نهان آن فرایند می نامند ( که نماد آن L است). در این صورت کل گرمای انتقال یافته در یک تغییر حالت برابر است با :
Q=Lm
که در آن m جرم نمونه ای است که تغییر حالت می دهد .گرمای انتقال یافته در حین ذوب شدن یا یخ زدن را گر مای ذوب می نامند ( با نماد Lf ) و گر مای انتقال یافته در حین جوشیدن یا چگالیدن را گرمای تبخیر می نامند ( با نماد Lv) .
دانستن ظرفیتهای گرمایی گر ماهای تبدیل از این لحاظ اهمیت دارد که می توانیم با تعیین اختلاف دمای ماده ای که ظرفیت گرمایی اس معلوم باشد یا با تعیین مقدار ماده ای که گرمای تبدیلش معلوم باشد مقدار گرمای انتقال یافته را پیدا کنیم .مثلا در سیستمهای کم دما ، که شامل هلیم مایع درK 4 هم هستند ، آهنگی که با آن هلیم از حالت مایع به جوش می آید معیاری از آهنگ ورود گرما به سیستم است.

نوع مطلب : دما و گرما(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.