احسب طاقة الحرارة اللازمة لتغيير درجة حرارة مادة باستخدام Q = mcΔT. حاسبة فيزياء مجانية مع الحرارة النوعية للمواد الشائعة.
تتيح لك حاسبة الحرارة النوعية حساب طاقة الحرارة اللازمة لتغيير درجة حرارة مادة فوراً، باستخدام الصيغة Q = mcΔT. أدخل كتلة المادة، وسعتها الحرارية النوعية، وتغير درجة الحرارة المطلوب، وتُعيد الحاسبة طاقة الحرارة المعنية — سواء كانت هذه الطاقة تحتاج إلى إضافة (تسخين) أو إزالة (تبريد).
السعة الحرارية النوعية خاصية حرارية أساسية تصف مقدار الطاقة التي يمكن لمادة امتصاصها لكل وحدة كتلة لارتفاع معين في درجة الحرارة. تفسر ظواهر يومية ربما اختبرتها: لماذا تصبح رمال الشاطئ حارة جداً تحت الشمس بينما يبقى ماء المحيط بارداً بشكل مريح، ولماذا تسخن مقبض المقلاة المعدني بسرعة تكاد تكون فورية بينما يستغرق الماء بداخلها دقائق ليغلي، ولماذا تتمتع المدن الساحلية بمناخات أكثر اعتدالاً من المناطق الداخلية عند نفس خط العرض — كل ذلك بسبب أن السعة الحرارية العالية استثنائياً للماء تتيح له امتصاص كميات هائلة من الطاقة الشمسية بتغير طفيف فقط في درجة الحرارة.
هذه الحاسبة مفيدة في سياقات عديدة: يستخدمها طلاب الفيزياء والكيمياء لحل مسائل الديناميكا الحرارية، ويستخدمها المهندسون لتحديد أنظمة التسخين والتبريد واختيار سوائل التبريد، وأي شخص فضولي بشأن سبب تسخن بعض المواد أسرع من غيرها يمكنه استخدامها لبناء حدس فيزيائي.
تريد تسخين 1 كجم من الماء من 20°C إلى 40°C، أي تغير في درجة الحرارة بمقدار 20°C. باستخدام Q = mcΔT مع الحرارة النوعية للماء 4,186 J/(kg·°C): Q = 1 × 4,186 × 20 = 83,720 J، أي حوالي 83.7 كيلوجول من الطاقة المطلوبة.
تمثل قيمة طاقة الحرارة التي تنتجها هذه الحاسبة مقدار الطاقة الحرارية التي يجب إضافتها (Q موجبة) أو إزالتها (Q سالبة) لتحقيق تغير درجة الحرارة المحدد لكتلة ومادة معينتين. عند مقارنة نتيجتك بالجدول المرجعي، لاحظ مدى تباين السعة الحرارية النوعية بشكل كبير عبر المواد — القيمة العالية للماء تعني أن الأمر يتطلب طاقة أكبر بكثير لتسخين كتلة معينة من الماء مقارنة بنفس كتلة المعدن بنفس عدد الدرجات، وهذا سبب فعالية الماء كمبرد ومخزن حراري. إذا بدت طاقة الحرارة المحسوبة كبيرة أو صغيرة بشكل مفاجئ، تحقق من قيمة الحرارة النوعية مقابل المادة التي تعمل عليها فعلياً — استخدام حرارة نوعية الماء لحساب معدن (أو العكس) سينتج نتائج مختلفة بعدة أضعاف، لأن السعات الحرارية النوعية يمكن أن تختلف بمرتبة حجم أو أكثر بين المواد.
أدخل كتلة المادة، وسعتها الحرارية النوعية، وتغير درجة الحرارة — تحسب الحاسبة طاقة الحرارة المطلوبة (أو المنبعثة) باستخدام Q = mcΔT.
| المادة | الحرارة النوعية |
|---|---|
| الماء | 4,186 J/(kg·°C) |
| الزجاج | 840 J/(kg·°C) |
| الألومنيوم | 900 J/(kg·°C) |
| الحديد | 449 J/(kg·°C) |
| النحاس | 385 J/(kg·°C) |
| الذهب | 129 J/(kg·°C) |