السعة الحرارية النوعية

لكي نرفع درجة حرارة جسم ما يجب علينا أن نريد الطاقة الحرارية لجزيئاته، ويمكن تحقيق ذلك بالسماح للحرارة بأن تنساب إلى هذا الجسم من جسم آخر أأكثر سخونة. وبالمثل، اذا أردنا تبريد جسم ما فإننا نستطيع ذلك بالسماح للحرارة بأن تنساب من هذا السجم إلى جسم آخر أكثر برودة. ولكي يمكننا وصف عمليات التسخين والتبريد هذا وصفاً كمياً يجب معرفة كمية الحرارة اللازمة لتغيير درجة حرارة الجسم.

تعرف كمية الحرارة التي يجب أن تنساب من أو وحدة الكتلة من المادة حتى تتغير درجة حرارتها بمقدار درجة واحدة باسم السعة الحرارية النوعية للمادة.

وبناء على ذلك ، عندما تنتقل كمية من الحرارة Q إلى كتلة قدرها m من المادة، سوف ترتفع درجة حرارة هذه الكتلة بمقدار ما، وليكن TΔ. إذن: من التعريف*:

ومنه يمكننا كتابة :

(1)         Q = cm ΔT

ويمكننا أن نرى من التعريف أن وحدات السعة الحرارية النوعية هي J/kg. C^o، هذا رغم أن الوحدات الشائع استعمالها هي cal/g. C^o. وعليك أن تقبت بنفسك أن:

يمثل الجدول 1)) قيم c النموذجية لبعض المواد. لاحظ أنc =1.000 cal/g. C^o في حالة الماء. وسوف نرى فيما بعد أن السعة الحرارية النوعية تتغير تغيراً طفيفاً مع درجة الحرارة، ولكن يمكن اعتبار أن القيم المعطاة بالجدول ثابتة بالقرب من درجة الغرفة. ويلاحظ أنه إذا كانت قيمة c كبيرة فذلك يعني أن المادة تحتاج إلى كمية كبيرة نسبياً من الحرارة لكل جرام كي تتغير درجة حرارتها بمقدار معين. كذلك فإن صغر قيمة c يعني أن درجة حرارة المادة T تتغير بمقدار كبير عندما تمتص المادة كميات صغيرة نسبياً من الحرارة. يمكننا أن نتوقع أن الحرارة النوعية للغازات ذات الجزيئات المعقدة أكبر مما في حالة الغازات البسيطة أحادية الذرة. ذلك أن الحرارة  الممتصة تتوزع بين العديد من أنواع الطاقة الداخلية.

جدول 1)): السعة الحرارية لبعض المواد

(*) يمقل الرمز Q كمية الحرارة المنتقلة إلى المادة. وتعنى الإشارة الموجبة للكمية Q أن الحرارة تضاف إلى المادة، اما إذا كانت Q سالبة فذلك يعني أن المادة تلفظ الحرارة خارجها. ام الرمز TΔ فيمثل التغير في درجة الحرارة نتيجة للانتقال الحراري.