القياسات

ما هي الحرارة النوعية؟

تبيّن الحرارة النوعية (c) كمية الطاقة اللازمة لتسخين كيلوغرام واحد من مادة ما بمقدار كلفن واحد (أو درجة مئوية واحدة). والصيغة هي: ح = ك × c × Δد، حيث ح كمية الحرارة، ك الكتلة، c الحرارة النوعية، وΔد التغير في درجة الحرارة.

الحرارة النوعية خاصية للمادة نفسها -- عند الكمية نفسها من الطاقة المضافة، تسخن المواد ذات الحرارة النوعية المنخفضة (كالمعادن) بسرعة، بينما تسخن المواد ذات الحرارة النوعية المرتفعة (كالماء) ببطء أكبر بكثير.

الحرارة النوعية المرتفعة استثنائيًا للماء

الحرارة النوعية للماء (4184 ج/(كغ·ك)، أي 1 سعرة/(غ·ك) بالتعريف بالضبط) أعلى بكثير من معظم المواد الشائعة -- فالحديد مثلًا له حرارة نوعية نحو 450 ج/(كغ·ك)، أي أن الماء يمكنه تخزين حرارة أكثر بنحو 9 مرات من الحديد.

هذه الخاصية هي المصدر المباشر للتعريف التاريخي للسعرة الحرارية: كانت السعرة الواحدة تُعرَّف أصلًا بأنها كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء بمقدار درجة مئوية واحدة.

كيف تؤثر الحرارة النوعية المرتفعة للماء على المناخ؟

تستطيع المحيطات والبحيرات الكبيرة بفضل حرارتها النوعية المرتفعة تخزين كميات كبيرة من الحرارة وإطلاقها ببطء؛ وهذا السبب الرئيسي وراء اعتدال مناخ المناطق الساحلية مقارنة بالمناطق الداخلية (صيف أبرد، شتاء أدفأ).

تفسّر هذه "القصور الحراري" أيضًا سبب امتلاك المناطق البعيدة عن البحر مناخًا "أكثر تطرفًا" (صيف أكثر حرارة، شتاء أكثر برودة) -- فالحرارة النوعية للتربة والصخور أقل بكثير من حرارة الماء النوعية.

الفرق بين الحرارة النوعية والسعة الحرارية

الحرارة النوعية خاصية معرَّفة لكل وحدة كتلة، بينما تبيّن السعة الحرارية القدرة الكلية لجسم معين على تخزين الحرارة، وتُحسب بالصيغة: السعة الحرارية = الكتلة × الحرارة النوعية.

فكوب ماء صغير وخزان ماء كبير لهما الحرارة النوعية نفسها (لأنهما المادة نفسها)، لكن بما أن الخزان له كتلة أكبر بكثير، فإن سعته الحرارية الكلية أعلى بكثير.

دور الحرارة النوعية في اختيار المواد

في أنظمة تخزين الحرارة (كسخانات المياه الشمسية أو خزانات تخزين الطاقة الحرارية)، تُفضَّل المواد ذات الحرارة النوعية المرتفعة، لأنها تخزن طاقة أكثر عند الحجم نفسه.

في المقابل، تُفضَّل في التطبيقات التي تتطلب تسخينًا أو تبريدًا سريعًا (بعض أواني الطبخ والمبادلات الحرارية) المواد ذات الحرارة النوعية المنخفضة كالنحاس أو الألومنيوم.

كيف تُقاس الحرارة النوعية؟

تُحدَّد الحرارة النوعية بأجهزة تُسمى المسعرات الحرارية، التي تقيس التبادل الحراري لمادة ما بدقة؛ إذ تُسخَّن أو تُبرَّد كمية معروفة الكتلة من مادة ما، وتُحسب الحرارة النوعية من الطاقة المضافة أو المفقودة والتغيّر المقاس في درجة الحرارة.

المسعرة الحرارية الماسحة التفاضلية (DSC) الشائعة في أبحاث الأغذية والمواد تقنية حديثة تتيح قياس الحرارة النوعية بدقة عبر نطاق واسع من درجات الحرارة.

البدء الأسرع

إذا كنت تبحث عن تحويل مباشر، ابدأ من قائمة التحويلات الشائعة في أعلى الصفحة. وإذا كنت تريد توسيع التصفح خارج هذه الفئة، فانتقل إلى بوابة كل التحويلات أو راجع معجم الوحدات في هذه الصفحة.