إجابة سؤال: قطعة من الفضة كتلتها ٥٢.٥ غم زودت بكمية من الحرارة مقدارها ١٢٣ كيلو جول فارتفعت درجة حرارتها ١٠ سيليسيوس، جد مقدار الحرارة النوعية للفضة؟
- الجواب: الحرارة النوعية للفضة ≈ 234 جول/كغم.°س
شرح الإجابة:
لحساب الحرارة النوعية لأي مادة، نستخدم القانون الفيزيائي التالي:
c = Q / (m × ΔT)
حيث:
c: الحرارة النوعية المطلوبة (بوحدة جول لكل كغم.درجة مئوية)
Q: كمية الحرارة المكتسبة أو المفقودة (بوحدة جول)
m: الكتلة (بوحدة كيلوجرام)
ΔT: فرق درجات الحرارة (بالدرجة المئوية)
نبدأ بتحويل القيم المعطاة إلى الوحدات القياسية:
الكتلة: ٥٢.٥ غرام = 0.0525 كغم
الحرارة: ١٢٣ كيلو جول = 123000 جول
فرق الحرارة: 10 درجات مئوية
نُعوّض بالقانون:
c = 123000 / (0.0525 × 10)
c = 123000 / 0.525
c ≈ 234285.71 جول/كغم.°س
لكن نظرًا لأن الدقة المطلوبة في التطبيقات المدرسية لا تتطلب كل هذا التفصيل العددي بعد الفاصلة، نقرّب الناتج لأقرب رقم مناسب:
الحرارة النوعية للفضة ≈ 234286 جول/كغم.°س
ويمكن أيضًا تقريبها إلى: 234 كيلوجول/كغم.°س
لماذا نحتاج الحرارة النوعية؟
الحرارة النوعية هي خاصية فيزيائية مهمة جدًا، لأنها تُخبرنا كمية الطاقة الحرارية التي يحتاجها كل كيلوجرام واحد من المادة ليرتفع درجة واحدة مئوية. هذه الخاصية تساعدنا في فهم تفاعل المواد مع الحرارة، وكيف تختلف الفلزات مثل الفضة عن مواد أخرى مثل الخشب أو الماء.
الفضة تحديدًا تُعد من المواد الموصلة الجيدة للحرارة، وتتمتع بحرارة نوعية منخفضة مقارنة بمواد أخرى، مما يعني أنها تسخن بسرعة عند تعريضها للحرارة، وهذا ما يجعلها تستخدم في بعض المجسات الحرارية وفي تطبيقات التوصيل الحراري العالي مثل الإلكترونيات الدقيقة.