خواص مواد حرارت خاص

مطالعه پدیده های حرارتی، فیزیکدانان را به معرفی مفهوم گرمای خاص نیاز داشت. با وجود نوسان و وابستگی آن به عوامل بسیاری، این مقدار باعث می شود که محاسبات نه تنها در حین آزمایش، بلکه در فرآیند فعالیت های عملی عملی انجام شود.

معنی فیزیکی گرمای خاص که در سیستم SI در جولز در کیلوگرم کلوین اندازه گیری می شود، مقدار گرما (انرژی گرمایی) است که برای یک ماده با یک کیلوگرم برای تغییر درجه حرارت آن توسط یک کلوین (درجه) لازم است.

ارزش حرارت خاصی تحت تاثیر دمای واقعی مواد است. آب گرم تا 20 درجه سانتیگراد و تا 60 درجه سانتیگراد دارای مقادیر مختلف این شاخص مشخص است. برای مواد پایه در طول مطالعات تجربی، گرمای ویژه آنها محاسبه شد . این فرمول برای تعیین رابطه بین چندین مقدار مشتق شده است. یک عبارت ریاضی ترکیبی از چندین مقدار فیزیکی است. برای اولین بار گرمای خاص است، که به خاطر سادگی، به عنوان یک مقدار ثابت در شرایط استاندارد گرفته شده است. گاهی اوقات برای شرایط فردی، به عنوان مثال، برای بخار آب (آب گرم به دمای 373 کلوین یا 100 درجه سانتیگراد) محاسبه می شود. سپس مقداري را که مقدار ماده گرمايي (خنك)، جرم ماده را گرم مي كند (سرد مي شود)، درجه حرارت قبل و بعد از پايان فرآيند، تعيين مي كند.

ظرفیت گرمای ویژه در انتخاب یک ماده خاص به عنوان یک مصالح ساختمانی برای استفاده در واحد های تبرید مختلف یا سیستم های گرمایشی اهمیت زیادی دارد. به مدت طولانی مشخص شده است که مواد با همان جرم برای گرم کردن مقدار دیگری از انرژی حرارتی را استفاده می کنند. به عنوان مثال، پوشش آلومینیوم، دریافت همان ورودی گرما از تابش خورشیدی طبیعی، سریعتر و سریعتر از همان کار چوب یا گچ معمولی، گرم می شود.

با توجه به بتن با گرمای ویژه 1000 J / kg-K، می توان نتیجه گرفت که گرمایش یک کیلوگرم این ماده به ازای هر کیلوین، نیاز به مقدار انرژی 1000 یخ دارد. چوب همان اثر دو برابر گرما را به همان جرم بتن هوادهی تولید می کند . این مسئله نه تنها راحتی میکرو کلاسیک محوطه را تحت تاثیر قرار می دهد، بلکه همچنین پارامترهای مختلف طول عمر حرارتی سازه ها را نیز تحت تاثیر قرار می دهد.

علاقه ویژه ای به اجرای فرایندهای تبادل حرارت بواسطه آب معمولی ایجاد می شود. در مثال خود، شما به وضوح می توانید ببینید که شاخص "گرمای ویژه" هر ماده به شدت تحت تاثیر وضعیت کامل آن قرار دارد. در ادامه نمونه آب، یک الگوی جالب نشان داده شده است. در دمای 0 درجه سانتیگراد در حالت مایع، ظرفیت حرارتی ویژه 4/218 است و زمانی که درجه حرارت به 40 درجه افزایش پیدا می کند، این مقدار 4.178 کیلوگرم در کیلوگرم است. اما برای یخ در درجه حرارت 0 درجه سانتی گراد، ظرفیت حرارتی به سطح 2.11 kJ / (kg * K) می رسد.

آب مایع با بالاترین حرارت خاص است. برای پرش بعدی با یک درجه، مقدار زیادی از گرما را از هر ماده دیگری جذب می کند یا مقدار زیادی از آن را می دهد. این آب است که در موارد ضروری برای انتقال حرارت مصنوعی استفاده می شود.

برای راحتی محاسبات، جدول حرارت ویژه علاوه بر گراف با شاخص های محاسبه شده در هر کیلوگرم جرم، دارای ستون اضافی با بیان این ویژگی در هر لیتر (یا دسی مترمربع) ماده است. با استفاده از داده ها در جدول، مهندسان و طراحان از بهترین مواد برای اجرای ایده ها و ایده های خود را انتخاب می کنند. با ظهور مواد جدید با ویژگی های منحصر به فرد، محدوده انتخابی به طور قابل توجهی گسترش یافته است، اما حتی مواد ساده و قابل دسترس نیز گاهی اوقات آنها را به رقابت می بخشد.