الحرارة الكامنة: الصيغة والأمثلة والجدول والتمارين

الحرارةكامن هو مقدار طاقةحراري التي يمتصها أو يتخلى عنها جسم أو نظام ديناميكي حراري ، أثناء تغيير في حالته الفيزيائية ، في درجة حرارة ثابتة.

عندما تصل مادة نقية إلى درجة حرارتها انصهار أو الغليان، أثناء الإحماء ، تبدأ حالتك الجسدية في التغيير. في هذه العملية ، تستمر في امتصاص الحرارة ، ومع ذلك ، فهي درجة الحرارةبقاياثابت. يحدث هذا لأنه ، عند الوصول إلى درجات الحرارة هذه ، حيث تحدث تغيرات في الحالة الفيزيائية ، يتم استخدام كل الحرارة التي يمتصها النظام الديناميكي الحراري للتغلب على طاقةالقدره التي تحافظ على جزيئاتها معًا. بمجرد أن يمتص النظام الديناميكي الحراري كل الطاقة اللازمة لتفتيت جزيئاته ، يقل التفاعل بينهما ، مما يشير إلى أن حالة تجمعها قد تغيرت. بعد التغيير في الحالة الفيزيائية ، الحرارة التي تم امتصاصها متساوي الحرارة تستمر الجزيئات في امتصاصها ، مما يوفرها طاقةحركية. يسمى هذا النوع من الحرارة الذي يزيد من الطاقة الحركية للجزيئات حرارة معقولة.

نظرةأيضا: سبع نصائح "ذهبية" لدراسة فيزياء أكثر فعالية

ا الحرارةكامن يقيس مقدار الحرارة ، لكل وحدة كتلة ، اللازمة لأي تغيير في الحالة المادية للجسم ، وبالتالي ، وحدة القياس الخاصة به ، وفقًا للنظام الدولي (SI) ، هو

جوللكلكيلوغرام (J / كجم). ومع ذلك ، فإن استخدام وحدات أخرى مثل السعرات الحراريةلكلغرام (cal / g) ، شائع جدًا في دراسة قياس المسعرات.

أنواع الحرارة الكامنة

هناك نوعان من الحرارة: o الحرارةإذامستوى انها ال الحرارةكامن. الحرارة المعقولة هي تلك التي تنتقل بين الأجسام عند حدوث تغيرات في درجة الحرارة. تحدث الحرارة الكامنة بدورها عندما يكون هناك انتقال للحرارة دون تغيرات في درجة الحرارة.

يتم تغيير الحرارة الكامنة لتغيرات مختلفة في الحالة الفيزيائية. تحقق من الأنواع المختلفة للحرارة الكامنة:

• الحرارة الكامنةفيالاندماج (L._F): إنها الحرارة التي تمتصها الأجسام أو تتخلى عنها أثناء عملية الاندماج: من السائل إلى الصلب والعكس صحيح مع درجة حرارة ثابتة.

• الحرارة الكامنةفيتبخير (L._الخامس): هو الذي يتم نقله أثناء التحولات الصلبة السائلة أو السائلة الصلبة ، في درجة حرارة ثابتة.

نظرةأيضا: ما هي السعة الحرارية؟

أمثلةفيالحرارةكامن

تحقق من بعض المواقف اليومية التي يوجد فيها تبادل حراري كامن:

• عندما نقوم بتسخين الماء حتى درجة حرارة تصل إلى 100 درجة مئوية ، تبدأ عملية التبخر. طالما أن كل الماء لا يتحول إلى بخار ، فإن درجة حرارته لا تتغير.

• عندما نصب الماء على سطح شديد الحرارة ، يتبخر كل الماء على الفور تقريبًا. تسمى هذه العملية بالتسخين وتتضمن امتصاص الحرارة الكامنة.

• يحدث تبادل حراري كامن عندما نلمس زجاجة صودا في درجات حرارة منخفضة وجميع محتوياتها يتجمد بسرعة عند درجة حرارة ثابتة ، وذلك بفضل درجة حرارته الأقل من نقطة انصهار الماء.

صيغة الحرارة الكامنة

يتم حساب الحرارة الكامنة من خلال نسبة كمية الحرارة المنقولة في التحويل متساوي الحرارة:

س - كمية الحرارة المنقولة

م - كتلة الجسم

إل - الحرارة الكامنة

تغيرات المرحلة والحرارة الكامنة

تحدث تغيرات المرحلة في المواد النقية فيدرجة الحرارةثابت، من خلال امتصاص أو إطلاق الحرارة الكامنة. جميع المواد النقية لها منحنى التسخين على غرار الصورة أدناه:

في المنحنياتفيتدفئة اربط درجة الحرارة (المحور y) بكمية الحرارة المعطاة أو المتلقاة (المحور x). في تغيرات الطور (العمليتان الثانية والرابعة) ، تظل درجة الحرارة ثابتة ، على الرغم من استمرار التبادل الحراري.

نرى أيضا: أساسيات قياس السعرات الحرارية

جدول الحرارة الكامنة

في ظل الظروف العادية درجة الحرارة و الضغطيا الحرارةكامن من الماء ، لتغيراته المختلفة في الحالة الفيزيائية ، موضح في الجدول أدناه:

تحويل	الحرارة الكامنة (كال / جم)
الانصهار (0 درجة مئوية)	80
تصلب (0 درجة مئوية)	-80
التبخير (100 درجة مئوية)	540
التكثيف (100 درجة مئوية)	-540

وفقًا للجدول الموضح أعلاه ، 80سعرات حراريه يجمد 1 جراممن الماء عند درجة حرارة الانصهار (0 درجة مئوية). العلامات السلبية في عمليات تصلب و تركيز تشير إلى إطلاق الحرارة فيها ، لذلك فإن هذين التحولين هما طارد للحرارة. يوضح الجدول أدناه الحرارة الكامنة في ي / كغ، لنفس العمليات:

تحويل	الحرارة الكامنة (J / كجم)
الانصهار (0 درجة مئوية)	333.10^3
تصلب (0 درجة مئوية)	-333.10^3
التبخير (100 درجة مئوية)	2,2.10^6
التكثيف (100 درجة مئوية)	-2,2.10^6

تمارين الحرارة الكامنة

1) حاوية واحدة تحتوي على 500 جرام من الماء السائل. مع عدم وجود تغيرات في درجة حرارة الماء ، تتبخر كل محتوياته فجأة. حدد مقدار الحرارة التي انتقلت إلى محتويات هذه الحاوية.

البيانات: L._F = 540 كالوري / جرام

القرار:

لحساب كمية الحرارة اللازمة لتبخير كتلة الماء هذه ، سنستخدم الصيغة التالية:

باستخدام البيانات التي يوفرها التمرين ، سنقوم بالحسابات التالية:

بي. رافائيل هيلربروك