ما هي الوحدات المستخدمة للسعة الحرارية؟ دليل إلى J/K و J/(kg·K) و J/(mol·K)

وحدة النظام الدولي الأساسية للسعة الحرارية هي الجول لكل كلفن (J/K). تصف هذه الوحدة كمية الطاقة (بالجول) المطلوبة لرفع درجة حرارة جسم أو نظام بأكمله بمقدار درجة كلفن واحدة. ومع ذلك، فإن الوحدات المحددة التي تصادفها ستتغير اعتمادًا على ما إذا كنت تقيس كائنًا كاملاً، أو كتلة معينة من مادة، أو كمية مولية.

وحدات السعة الحرارية تمثل دائمًا الطاقة لكل درجة من تغير درجة الحرارة. إن فهم الفرق بين السعة الحرارية، والسعة الحرارية النوعية، والسعة الحرارية المولية هو المفتاح لتحديد واستخدام الوحدة الصحيحة لحسابك.

ماذا تعني الوحدات فعليًا

السعة الحرارية (C)

تشير السعة الحرارية إلى الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة جسم كامل بمقدار درجة واحدة. نظرًا لأنها لجسم محدد وكامل (مثل كوب القهوة أو كتلة المحرك)، فإن كتلته محسوبة بالفعل.

الوحدة هي ببساطة الطاقة مقسومة على درجة الحرارة: جول لكل كلفن (J/K). قد تراها أيضًا معبرًا عنها على أنها جول لكل درجة مئوية (J/°C).

السعة الحرارية النوعية (c)

هذا هو القياس الأكثر شيوعًا الذي ستصادفه. الحرارة النوعية هي خاصية جوهرية لـ المادة، وليست لجسم. إنها الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة وحدة كتلة واحدة من المادة بمقدار درجة واحدة.

وحدة النظام الدولي القياسية هي جول لكل كيلوغرام-كلفن (J/(kg·K)).

في الكيمياء وسياقات المختبر الأخرى، من الشائع جدًا رؤية وحدات تعتمد على الجرام والدرجة المئوية، مثل جول لكل جرام-درجة مئوية (J/(g·°C)).

السعة الحرارية المولية (Cₘ)

السعة الحرارية المولية هي أيضًا خاصية جوهرية للمادة، ولكنها محددة لكل مول بدلاً من الكتلة. هذا مفيد بشكل خاص في الكيمياء، حيث يتم وصف التفاعلات من حيث المولات.

وحدة النظام الدولي القياسية هي جول لكل مول-كلفن (J/(mol·K)).

نقاط الالتباس الشائعة

كلفن مقابل مئوية

بالنسبة لحسابات السعة الحرارية، فإن التغير بمقدار درجة كلفن واحدة (1 K) هو نفسه تمامًا مثل التغير بمقدار درجة مئوية واحدة (1 °C).

لذلك، فإن الوحدتين J/K و J/°C قابلتان للتبديل وظيفيًا عندما تقوم بحساب فرق في درجة الحرارة. وينطبق الشيء نفسه على J/(kg·K) و J/(kg·°C).

الجول مقابل السعرات الحرارية

السعرة الحرارية (cal) هي وحدة أقدم وغير تابعة للنظام الدولي للطاقة. لا تزال تستخدم في بعض السياقات، لا سيما الكيمياء والتغذية.

التحويل هو تقريبًا 1 سعرة حرارية = 4.184 جول. قد ترى الحرارة النوعية معبرًا عنها على أنها cal/(g·°C). على سبيل المثال، الحرارة النوعية للماء قريبة جدًا من 1.0 cal/(g·°C).

الوحدات الإمبراطورية والوحدات العرفية الأمريكية

في بعض المجالات الهندسية، لا سيما في الولايات المتحدة، قد تصادف الوحدات الإمبراطورية.

الوحدة الأكثر شيوعًا للحرارة النوعية في هذا النظام هي الوحدة الحرارية البريطانية لكل رطل لكل درجة فهرنهايت (BTU/(lb·°F)).

كيفية اختيار الوحدة المناسبة لتطبيقك

• إذا كنت عالم فيزياء أو مهندسًا: التزم بوحدات النظام الدولي القياسية. استخدم J/K للأنظمة الكاملة و J/(kg·K) لخصائص المواد.

• إذا كنت كيميائيًا: غالبًا ما تكون السعة الحرارية المولية (J/(mol·K)) هي الأكثر فائدة لحسابات التفاعل، على الرغم من أنك ستستخدم بشكل متكرر J/(g·°C) لأعمال المختبر.

• إذا كنت تتعامل مع كائن كامل ومحدد: استخدم وحدة السعة الحرارية العامة، J/K أو J/°C، حيث يتم احتساب كتلة الكائن بالفعل.

إن فهم الكمية التي يتم قياسها - كائن كامل، أو وحدة كتلة، أو مول - هو الدليل القاطع لاختيار الوحدة الصحيحة.

جدول ملخص:

نوع السعة الحرارية	الوحدة	التطبيق
السعة الحرارية (C)	J/K أو J/°C	الطاقة لتسخين جسم محدد وكامل
السعة الحرارية النوعية (c)	J/(kg·K) أو J/(g·°C)	خاصية جوهرية للمادة (لكل وحدة كتلة)
السعة الحرارية المولية (Cₘ)	J/(mol·K)	خاصية جوهرية للمادة (لكل مول)

هل تحتاج إلى معدات تحليل حراري دقيقة لمختبرك؟ يعد فهم السعة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية للتجارب في الكيمياء وعلوم المواد والهندسة. تتخصص KINTEK في المعدات المخبرية عالية الجودة، بما في ذلك المسعرات وأنظمة التحكم في درجة الحرارة، لضمان دقة وموثوقية قياساتك. اتصل بخبرائنا اليوم للعثور على الحل الأمثل لاحتياجات التحليل الحراري لمختبرك.

دليل مرئي