السعة الحرارية هي كمية مادية تعكس قدرة المادة على امتصاص الحرارة. هذه الخاصية لها أهمية كبيرة في الكيمياء والفيزياء ، خاصة عند اختبار الغازات. بالنسبة للغاز المثالي ، هناك نوعان من السعة الحرارية: عند الحجم الثابت والضغط المستمر.
في هذه المقالة ، سننظر في السعة الحرارية لمول واحد من الغاز المثالي عند ضغط ثابت. هذه المعلمة لها خصائصها الخاصة وتتطلب نهجا خاصا للحسابات. يشار إلى السعة الحرارية عند الضغط المستمر بالرمز كب.
تعتمد السعة الحرارية لمول واحد من الغاز المثالي عند ضغط ثابت على عاملين: درجات حرية الجزيئات ومتوسط السعة الحرارية على حرية الجزيء.
لحساب السعة الحرارية كب ، يمكن استخدام الصيغة التالية: كب = كف + ص ، حيث كب هو السعة الحرارية عند ضغط ثابت ، كف هو السعة الحرارية في حجم ثابت ، ص هو ثابت الغاز.
- المبادئ الأساسية
- مفهوم السعة الحرارية
- الغاز المثالي وخصائصه
- السعة الحرارية للغاز المثالي عند الضغط المستمر
- الصيغة وطرق الحساب
- تأثير المعلمات على السعة الحرارية
- ميزات الحساب
- وحدات قياس السعة الحرارية
- سؤال وجواب
- ما هي السعة الحرارية لعثة واحدة?
- ما هي الصيغة المستخدمة لحساب السعة الحرارية لمول واحد من الغاز عند ضغط ثابت?
- ما هي العوامل التي تؤثر على السعة الحرارية لمول واحد من الغاز المثالي عند الضغط المستمر?
- هل يمكن اعتبار السعة الحرارية لمول واحد من الغاز عند ضغط ثابت ثابتة?
- كيف يمكن حساب السعة الحرارية لمول واحد من الغاز المثالي عند ضغط ثابت في حالة معينة?
- كيف تؤثر السعة الحرارية لمول واحد من الغاز عند الضغط المستمر على عمليات تسخين وتبريد الغاز?
المبادئ الأساسية
السعة الحرارية لمول واحد من الغاز المثالي عند ضغط ثابت هي الكمية التي تميز كمية الحرارة المطلوبة لتغيير درجة حرارة جزيء غاز واحد لكل وحدة. إنها معلمة مهمة عند النظر في العمليات المتعلقة بتسخين أو تبريد الحالة الغازية للمادة.
المبادئ الأساسية التي يقوم عليها حساب السعة الحرارية للغاز عند الضغط المستمر هي استخدام معادلة حالة الغاز المثالي وقانون جاي لوساك.
تسمح لنا معادلة حالة الغاز المثالي (أو معادلة كلابيرون-مندليف) بوصف العلاقة بين ضغط الغاز وحجمه ودرجة حرارته:
بف = نرت
أين ص هو ضغط الغاز ، الخامس هو حجم الغاز ، ن هي كمية المادة في الغاز (تعطى في المولات) ، ص هو ثابت الغاز العالمي ، ر هي درجة حرارة الغاز بالوحدات المطلقة (كلفن).
يربط قانون جاي لوساك حجم ودرجة حرارة الغاز المثالي عند الضغط المستمر:
ت / تي = كونست
بتطبيق أفكار معادلة كلابيرون-مندليف وقانون جاي لوساك ، يمكن للمرء الحصول على تعبير عن السعة الحرارية للغاز عند ضغط ثابت:
كب = (H ح / T ر)ع
أين كب هي السعة الحرارية للغاز عند ضغط ثابت ، ح هو المحتوى الحراري للغاز ، ر هي درجة حرارة الغاز.
يمكن التعبير عن السعة الحرارية لمول واحد من غاز مثالي عند ضغط ثابت من حيث ثابت الغاز العالمي ص والكتلة المولية للغاز م:
كب = (5/2) ص
هذا التعبير هو أحد السمات الرئيسية للسعة الحرارية للغاز عند ضغط ثابت ويسمح بإجراء حسابات لمخاليط الغاز المختلفة ، مع معرفة كتلتها المولية وقيمة ثابت الغاز العالمي.
مفهوم السعة الحرارية
السعة الحرارية هي كمية تميز قدرة المادة على امتصاص الحرارة أو إطلاقها. يحدد كمية الحرارة المطلوبة لتغيير درجة حرارة مادة معينة بعدد معين من الدرجات.
يتم التعبير عن السعة الحرارية بالجول لكل كلفن أو السعرات الحرارية لكل درجة مئوية وتعتمد على عوامل مختلفة ، بما في ذلك الكتلة والتكوين والحالة الكلية وضغط المادة.
بالنسبة للغاز المثالي ، تعتمد السعة الحرارية على ظروف العملية ، أي ما إذا كانت العملية تتم بحجم ثابت أو ضغط ثابت.
تعتبر السعة الحرارية لمول واحد من الغاز المثالي عند ضغط ثابت ذات أهمية خاصة ، حيث إنها تقدير للطاقة المطلوبة لتسخين مول واحد من الغاز بمقدار 1 درجة مئوية عند ضغط ثابت.
يمكن إجراء حساب السعة الحرارية لمول واحد من الغاز المثالي عند ضغط ثابت باستخدام
| المعادلة: | الصيغة |
|---|---|
| السعة الحرارية (كب) | كب = (Q ف/T ر)ع |
أين:
- كب هو السعة الحرارية في ضغط مستمر;
- - س-تغيير الحرارة;
- - تغير درجة الحرارة;
- ف-الضغط المستمر.
تتيح لنا معرفة السعة الحرارية لمول واحد من الغاز المثالي عند الضغط المستمر تحديد كمية الحرارة المطلوبة لتغيير درجة حرارة الغاز في العمليات المختلفة ، وكذلك استخدامه في حل المشكلات الفيزيائية والديناميكية الحرارية.
الغاز المثالي وخصائصه
الغاز المثالي هو خليط غاز تتحقق من أجله معادلة حالة الغاز المثالي. يصف العلاقة بين ضغط الغاز وحجمه ودرجة حرارته.
خصائص الغاز المثالي:
- التركيب الجزيئي: في الغاز المثالي ، لا تتفاعل الجزيئات مع بعضها البعض وتوجد فقط كجسيمات فردية.
- الامتلاء المكاني: تشغل جزيئات الغاز المثالي حجما وتملأ المساحة التي توجد فيها تماما.
- نقص الحجم الجزيئي: في الغاز المثالي ، يفترض أن الجزيئات ليس لها حجم ، أي أن حجمها لا يؤثر على حجم الغاز.
- الحركة الحرارية: جزيئات الغاز المثالي في حركة مستمرة. يمكن اعتبار الغاز المثالي كمجموعة من الأجسام النقطية التي تتصادم بشكل عشوائي مع بعضها البعض ومع جدران الوعاء.
معادلة حالة الغاز المثالي:
بف = نرت
أين:
- ص هو ضغط الغاز
- الخامس هو حجم الغاز
- ن هي كمية مادة الغاز (في الشامات)
- ص هو ثابت الغاز العالمي
- تي هي درجة حرارة الغاز في المقياس المطلق (كلفن)
تعد السعة الحرارية لمول واحد من الغاز المثالي عند ضغط ثابت معلمة مهمة تحدد الخصائص الحرارية للغاز. يتم تعريفه على أنه كمية الحرارة المطلوبة لتسخين مول واحد من الغاز بدرجة مئوية واحدة عند ضغط ثابت. صيغة حساب السعة الحرارية عند الضغط المستمر هي كما يلي:
كب = (Q ف/T ر)ع
أين:
- كب هو السعة الحرارية من مول واحد من الغاز في ضغط مستمر
- - س-تغيير الحرارة
- - تغير درجة الحرارة
تعد دراسة خصائص الغاز المثالي وحساب السعة الحرارية عند الضغط المستمر من المهام المهمة في الفيزياء والكيمياء وتسمح لنا بفهم سلوك أنظمة الغاز بشكل أفضل.
السعة الحرارية للغاز المثالي عند الضغط المستمر
السعة الحرارية هي كمية فيزيائية تميز التغيير في الطاقة الحرارية للنظام عندما تتغير درجة حرارته. بالنسبة للغاز المثالي ، يمكن تحديد السعة الحرارية عند ضغط ثابت أو بحجم ثابت.
في هذا القسم ، سننظر في السعة الحرارية للغاز المثالي عند الضغط المستمر. يشار إليه بالرمز كب ويقاس بالجول لكل كلفن (ي/ك).
يتم التعبير عن السعة الحرارية عند الضغط المستمر من خلال تغيير في الطاقة الداخلية لـ ز-مول من غاز مثالي (إرموج) وتغير في طاقة تدفقات الحرارة المرتبطة بتغير درجة حرارته (أوشك). صيغة حساب السعة الحرارية عند الضغط المستمر لها الشكل:
كب = Δق / Δت
حيث أوركق هو كمية الحرارة الواردة أو نظرا بعيدا عن النظام ، أوركت هو التغير في درجة حرارة النظام.
يتطلب حساب السعة الحرارية للغاز المثالي عند الضغط المستمر معرفة قيمه العددية لوزن جزيئي معين وظروف محددة. يمكن العثور على هذه القيم في كتب أو جداول مرجعية خاصة.
من الممكن أيضا التعبير عن السعة الحرارية عند ضغط ثابت من خلال السعة الحرارية عند حجم ثابت (السيرة الذاتية) وثابت الغاز العالمي (ص):