ظرفیت گرمایی ویژه

تعداد بازدید: 25142
چهارشنبه 03 دي 1393

ظرفیت گرمایی ویژه

ظرفیت گرمایی ویژه (Specific heat capacity) یا ظرفیت گرمایی مقدار گرمایی است که واحد جرم برای بالا بردن دمای یک درجه سانتی گراد به آن نیاز دارد.  این اصطلاح برای اولین بار توسط فیزیکدان اسکاتلندی جوزف بلاک که روی واحد های اندازه گیری دما کار می کرد مطرح شد. ظرفیت گرمایی ویژه یک خاصیت فیزیکی ماده است که با دما ارتباط دارد و دما هم بستگی مستقیم به حرکت مولکول ها دارد که در ادامه بیشتر توضیح می دهیم.

یک ماده با ظرفیت گرمایی بالا انرژی بیشتری برای افزایش دما لازم دارد. به طور مثال هشت برابر انرژی بیشتری نیاز است تا دمای یک شمش منیزیم (گرمای ویژه1020  J/kg.K )را نسبت به شمش سرب (ظرفیت گرمایی ویژه   J/kg.K129) به یک اندازه تغییر دهیم.

ظرفیت گرمایی

واحد ظرفیت گرمایی ویژه

از آنجایی که در تعریف ظرفیت گرمایی ویژه با توجه به جرم، تعداد اتم یا تعداد مولکول بحث وجود دارد.

زمانی که جرم واحد مبنا باشد نماد ظرفیت گرمایی c بوده و هنگامی که مول واحد مبنا باشد با C نمایش داده می شود. از این رو در کاربردهای مهندسی واحد SI بر اساس واحد جرم ماده بیان می شود: گرم یا کیلوگرم ( J/kg.K)

در علوم شیمی سیستم SI این واحد را بر مبنای مول بیان می کنند ( J/mole.K).

اگر ظرفیت گرمایی یک ماده در فشار ثابت اندازه گیری شود با Cp و اگر آن را در حجم ثابت اندازه گیری کنند با Cv نشان داده می شود. نسبت این دو مقدار را با ɣ نمایش می دهند و معمولا در معادلات محاسبه سرعت صوت در {{گازایده آل}} به کار می برند. این نسبت معمولا ثابت نیست و به دما بستگی دارد.­ در اندازه گیری ظرفیت گرمایی فشار نیز اهمیت دارد یکی از مبناهای اندازه گیری فشار استاندارد اتمسفر 101.325 kpa در سطح آزاد دریا است.

Q=mcΔT

Q: مقدار گرما

m : جرم ماده

C: ظرفیت گرمایی ویژه

ΔT: اختلاف دما

عوامل موثر بر ظرفیت گرمایی

 

1. درجات آزادی
2. حالت فيزيکی
3. جرم مولی
4.  نيروهای بين مولکولی
5.  شبکه کريستالی
6.  شکل هندسی مولکول
7.  دما

درجه آزادی: گرمای ويژه متوسط در هر دما عبارت است از مجموع گرماهای ويژه جنبشی انتقالی ، چرخشی و ارتعاشی . مولکول ها کاملا متفاوت از گازهای تک اتمی مانند هلیوم و آرگون هستند. در گازهای تک اتمی انرژی حرارتی فقط شامل حرکت انتقالی است. منظور از حرکت انتقالی همانطور که در شکل می بیند جابه جایی در کل فضای سه بعدی است مانند برخورد شدید توپ های لاستیکی. به این جابه جایی در سه محور X-Y-Z درجه آزادی گفته می شود. در مولکول ها علاوه بر حرکت انتقالی، ارتعاشات داخلی و درجه آزادی گردشی نیز وجود دارد. آن ها از دسته ای از اتم ها تشکیل شده اند که می توانند درون مولکول ها حرکت کنند و در اثر این حرکت ها انرژی حرارتی ذخیره کنند در نتیجه بر اساس اتم یا مولکول بودن ظرفیت گرمایی آن ها متفاوت است زیرا که درجه آزادی در هر مولکول با اتم آن تفاوت دارد.  

 

  

به طور مثال نیتروژن که یک مولکول دو اتمی است در دمای اتاق پنج درجه آزادی دارد. سه درجه آزادی انتقالی و دو درجه آزادی گردشی داخلی و می دانیم که هر اتم نیتروژن شش درجه آزادی دارد ولی هنگامی که با اتم دیگر پیوند برقرار می کند یک درجه آزادی آن کم می شود.

جدول ظرفیت گرمایی ویژه

ظرفیت گرمایی ویژه

ماده

فاز

Cp
(
J/g·K)

Cp,m
(J/mol·K)

Cv,m
(J/mol·K)

ظرفیت گرمایی حجمی
(J/cm3·K)

هوا (سطح دریا, dry, 0 °C)

گاز

1.0035

29.07

20.7643

0.001297

هوا (شرایط اتاق)

گاز

1.012

29.19

20.85

 

آلومینیوم

جامد

0.897

24.2

 

2.422

آمونیاک

مایع

4.700

80.08

 

3.263

آرگون

گاز

0.5203

20.7862

12.4717

 

آرسنیک

جامد

0.328

24.6

 

1.878

برلیم

جامد

1.82

16.4

 

3.367

بیسموت

جامد

0.123

25.7

 

1.20

مس

جامد

0.385

24.47

 

3.45

کربن دی اکسید

گاز

0.839

36.94

28.46

 

الماس

جامد

0.5091

6.115

 

1.782

اتانول

مایع

2.44

112

 

1.925

گازوییل

مایع

2.22

228

 

1.64

شیشه

جامد

0.84

     

طلا

جامد

0.129

25.42

 

2.492

گرانیت

جامد

0.790

   

2.17

گرافیت

جامد

0.710

8.53

 

1.534

هلیم

گاز

5.1932

20.7862

12.4717

 

هیدروژن

گاز

14.30

28.82

   

سولفید هیدروژن

گاز

1.015*

34.60

   

آهن

جامد

0.450

25.1

 

3.537

سرب

جامد

0.127

26.4

 

1.44

لیتیم

جامد

3.58

24.8

 

1.912

منیزیم

جامد

1.02

24.9

 

1.773

جیوه

مایع

0.1395

27.98

 

1.888

متان  275k

گاز

2.191

     

نیتروژن

گاز

1.040

29.12

20.8

 

نئون

گاز

1.0301

20.7862

12.4717

 

اکسیژن

گاز

0.918

29.38

   

پارافین

جامد

2.5

900

 

2.325

پلی اتیلن

مایع

2.9308

     

سیلیس (ذوب شده)

مایع

0.703

42.2

 

1.547

نقره

جامد

0.233

24.9

 

2.44

تنگستن

جامد

0.134

24.8

 

2.58

اورانیوم

جامد

0.116

27.7

 

2.216

آب (بخار)

گاز (100 °C)

2.080

37.47

28.03

 

آب

مایع (25 °C)

4.1813

75.327

74.53

4.186

آب (یخ)

جامد (-10 °C)

2.05

38.09

 

1.938

روی

جامد

0.387

25.2

 

2.76

تمام اندازه گیری ها در 25 °C
 

 

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

http://www.iun.edu/~cpanhd/C101webnotes

http://www.factualworld.com

 

برای مشاهده آخرین ماهنامه الکترونیکی تاسیسات کلیک کنید

 

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

ظرفیت گرمایی از دید tebyan.net

همان طور كه می ‏دانید دادن گرما به جسم باعث افزایش دمای آن می ‏شود اما سؤال این است كه:

افزایش دما چه رابطه ‏ای با مقدار گرمای داده شده دارد؟

یا میزان افزایش دما به چه عواملی بستگی دارد؟

اجازه دهید سؤال فوق را به شكل دیگری مطرح كنیم:

   1ـ ظرف آبی را روی اجاق گاز روشن قرار دهید. آیا زمان لازم برای رساندن دمای آب از30 درجه به 40 درجه با زمان لازم برای رساندن دمای آب از  30 درجه به 90 درجه یكسان است؟ ...ادامه

ظرفیت گرمایی از دید chem-edu-rajabi.blogfa.com

در ترمودینامیک اغلب از مولکول صحبت نمی شود و برای توجیه برخی از ویژگی های ترمودینامیکی از نظریه سنتیکی استفاده می شود . به طورکلی دو نوع ظرفیت گرمایی وجود دارد:

1-           Cv یا ظرفیت گرمایی در حجم ثابت  Cv=du/dt

2-           Cp یا ظرفیت گرمایی در فشار ثابت Cp=dH/dt

اختلاف این دو در حالت برابر است با Cp-Cv=n R   در اکثر منابع از ظرفیت گرمایی مولی استفاده می شود نه ظرفیت گرمایی ویژه

الف – ظرفیت گرمایی برای گازها :

مقدار انرژی درونی به ازای هر درجه انتقالی 1/2RT  و برای سه درجه آزادی 3/2RT می باشد که Cv=3/2R و Cp=5/2R  بدست می آید در جدول صفحه 42 شیمی سال سوم مقادیر ظرفیت گرمایی برحسب Cp داده شده است به عنوان مثال برای گاز ایدهال هلیم به صورت زیر محاسبه می شود :

Cp=5/2R=5/2(8.314)=20.8J/mol.k                                                              

مقدار انرژی درونی به ازای هر درجه آزادی چرخشی 1/2RT تعریف می شود لذا برای مولکول های H2,N2,O2 به علت وجود دو حرکت چرخشی Cp=7/2R=29.1j/k.mol تفاوت جزیی مفادیر داده شده به نوع پیوند مولکول مربوط است .در مولکول هایی مانند بخار آب و آمونیاک با افزایش تعداد پیوند و درجات آزادی مقدار Cp  افزایش می یابد ...ادامه

ظرفیت گرمایی از دید hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

The specific heat is the amount of heat per unit mass required to raise the temperature by one degree Celsius. The relationship between heat and temperature change is usually expressed in the form shown below where c is the specific heat. The relationship does not apply if a phase change is encountered, because the heat added or removed during a phase change does not change the temperature...more

ظرفیت گرمایی ویژه چیست؟
ظرفیت گرمایی چیست؟
ظرفیت گرمایی ویژه چیست
تعریف ظرفیت گرمایی
تعریف ظرفیت گرمایی ویژه
Specific heat capacity
دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند ملی، اقتدار ملی
حضور پاکمن و دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند مل ...بیشتر
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری که در ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97
بیستمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97
بیستمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97   ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه بین المللی ساختمان شیراز 97
بیستمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان شیراز 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند 97     ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه ساختمان و سیستم های گرمایشی و سرمایشی کرمانشاه
شانزدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی کرمانشاه 97 &nb ...بیشتر
یازدهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های سرمایشی و گرمایشی ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های گرمایشی و سرمایشی ارومیه 97   ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر