تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
قياس كمية الحرارة ( الكالوريمترية)
المؤلف:
فريدريك بوش ، دافيد جيرد
المصدر:
اساسيات الفيزياء
الجزء والصفحة:
ص 411
27-6-2016
5965
قياس كمية الحرارة ( الكالوريمترية)
تجري الكثير من التجارب المتعلقة بالحرارة في إناء يسمى المسعر، وهو جهاز يعزل المواد عزلاً حرارياً بحيث لا تستطيع الحرارة أن تسرى منها أو إليها من الوسط المحيط. وتعتبر قارورة الترموس العادي مسعراً جيداً إلى حد كبير، إذ لا تتمكن الحرارة من المرور خلال الجدار الزجاجي المزدوج بفضل الطلاء المعدني اللامع الذي تحمله والفراغ الموجود بين الجدارين.
لنفرض أننا وضعنا مادتين أو أكثر ذات درجات حرارة مختلفة سوياً في المسعر. هذه المواد سوف تتبادل الطاقة الحرارية فيما بينها إلى أن تصل جميعها إلى نفس درجة الحرارة، أي إلى أن تصل إلى حالة الاتزان الحراري. وحيث أن الطاقة لا يمكنها الانتقال من أو إلى المواد الموجودة بالسعر، فإن قانون بقاء الطاقة يقودنا إلى استنتاج هام جداً. إذا اعتبرنا أن كميات الحرارة المكتسبة تغيرات موجبة، وكيات الحرارة المفقودة تغيرات سالبة، فإن:
مجموع التبادلات الحرارية داخل المسعر تساوي صفراً.
ويمكن صياغة هذا المعنى بأسلوب آخر على الصورة : الطاقة الكلية للنظام المعزول داخل المسعر لا تتغير.
وقبل تطبيق هذه الفكرة على مختلف الأمثلة، لنراجع معاً أنواع التبادلات الحرارية التي قد تقابلنا.
1ـ إذا تغير درجة حرارة كتلة قدرها m من درجة حرارة ابتدائية T0 إلى درجة حرارة نهائية Tf، فإن كمية الحرارة المكتسبة أو المفقودة تكون :
= m(T0 – Tf) Q
حيث c السعة الحرارية النوعية للمادة. تذكر ان هذا ينطبق فقط على مدى درجات الحرارة التي لا يحدث فيها تغير في طور المادة.
2- عند انصهار كتلة قدرها m من المادة، أن الحرارة المتبادلة تساوي Qf = +mHf، أما في حالة التبلور فإن الحرارة المتبادلة تكون Qf = -mHf.
3- عند تبخر كتلة من المادة قدرها m، أن الحرارة المتبادلة تكون Qv = +mHv ، وعند تكثف هذه المادة فإن التبادل الحراري يساوي .Qv = -mHv
ويلخص الشكل (1) كميات الحرارة المرتبطة بارتفاع درجة حرارة المادة وتغيراتها الطورية. ويلاحظ هنا أن الحرارة النوعية تختلف باختلاف الطور؛ فالحرارة النوعية للثلج وبخار الماء، على سبيل المثال، مختلفة عن قيمتها في حالة الماء السائل. وطبقاً لمناقشتنا السابقة، يلاحظ أيضأً أن الحرارة المكتسبة أو المفقودة بواسطة المادة أثناء تغير الطور لا تغير درجة حرارة هذه المادة.
الشكل 1)): عند إضافة الحرارة إلى مادة صلبة ترتفع درجة حرارتها حتى تصل إلى درجة الانصهار Tf. وباستمرار إضافة الحرارة يتغير طور المادة بدون أن يحدث أي تغير في درجة حرارتها. وبعد أن تتحول المادة كلها إلى سائل تؤدي إضافة الحرارة إلى ارتفاع درجة الحرارة إلى أن تصل المادة إلى نقطة التخبر (الغليان) .Tv وبعدئذ تثبت درجة الحرارة إلى أن يتم تبخر المادة كلها. بعد ذلك سوف تسبب الحرارة المضافة ارتفاع درجة حرارة الغاز.