متى تستخدم هذه الأداة؟
تحسب هذه الأداة الطاقة الحرارية اللازمة لتغيير درجة حرارة مادة ضمن مجال معين.
وهي مناسبة لتقديرات التسخين الأولية في المياه والعمليات والخزانات والتجارب.
المعادلات المستخدمة
- Q = m × c × ΔT
- m = Q / (c × ΔT)
- c = Q / (m × ΔT)
- ΔT = Q / (m × c)
المتغيرات ومعناها
- Q
- الطاقة الحرارية المنتقلة أو المخزنة.
- m
- الكتلة التي يجري تسخينها أو تبريدها.
- c
- الحرارة النوعية للمادة.
- ΔT
- فرق الحرارة بين الحالة الابتدائية والنهائية.
جداول الوحدات
وحدات الطاقة
| اسم الوحدة | الرمز | مكافئ SI | الاستخدام الشائع |
|---|---|---|---|
| Joule | J | 1 J | Base SI energy unit |
| Kilojoule | kJ | 1,000 J | Engineering heat calculations |
| Megajoule | MJ | 1,000,000 J | Large energy transfers |
| Gigajoule | GJ | 1,000,000,000 J | Very large energy budgets |
| Watt-hour | Wh | 3,600 J | Small electrical energy quantities |
| Kilowatt-hour | kWh | 3,600,000 J | Electricity consumption and storage capacity |
| Calorie | cal | 4.184 J | Legacy heat and laboratory calculations |
| Kilocalorie | kcal | 4,184 J | Practical heat-energy notation |
| British thermal unit | Btu | 1,055.05585262 J | HVAC and Anglo-American heat calculations |
وحدات الكتلة
| اسم الوحدة | الرمز | مكافئ SI | الاستخدام الشائع |
|---|---|---|---|
| Milligram | mg | 0.000001 kg | Very small sample masses |
| Gram | g | 0.001 kg | Small sample masses |
| Kilogram | kg | 1 kg | Base SI mass unit |
| Tonne | t | 1,000 kg | Large masses and bulk materials |
| Ounce | oz | 0.028349523125 kg | Imperial/US small mass measurements |
| Pound | lb | 0.45359237 kg | Imperial/US mass measurements |
وحدات الحرارة النوعية
| اسم الوحدة | الرمز | مكافئ SI | الاستخدام الشائع |
|---|---|---|---|
| Joule per kilogram-kelvin | J/(kg·K) | 1 J/(kg·K) | Base SI specific-heat unit |
| Joule per gram-degree Celsius | J/(g·°C) | 1,000 J/(kg·K) | Laboratory and material tables |
| Kilojoule per kilogram-kelvin | kJ/(kg·K) | 1,000 J/(kg·K) | Practical engineering reports |
| Kilojoule per kilogram-degree Celsius | kJ/(kg·°C) | 1,000 J/(kg·K) | Reports using °C temperature differences |
| Calorie per gram-degree Celsius | cal/(g·°C) | 4,184 J/(kg·K) | Legacy thermal-property charts |
| Btu per pound-degree Fahrenheit | Btu/(lb·°F) | 4,186.80058485 J/(kg·K) | Imperial/US thermal-property tables |
وحدات فرق الحرارة
| اسم الوحدة | الرمز | مكافئ SI | الاستخدام الشائع |
|---|---|---|---|
| Kelvin difference | K | 1 K | SI temperature difference |
| Degree Celsius difference | °C | 1 K | Practical temperature-difference notation |
| Degree Fahrenheit difference | °F | 0.555555555556 K | Imperial/US temperature-difference notation |
أمثلة سريعة
تسخين 2 kg من الماء بمقدار 20 °C
باستخدام 4186 J/(kg·K) تقريبا، تكون الطاقة المطلوبة نحو 167.44 kJ.
كم يرفع 84 kJ حرارة 1 kg من الماء؟
يعطي ذلك زيادة حرارية تقارب 20.07 °C.
استخدامات شائعة
- تقدير أحمال التسخين الأولية
- مقارنة السعات الحرارية للمواد
- فحوص التسخين في الخزانات والدفعات
- أمثلة تعليمية في الاتزان الحراري
الافتراضات والقيود
- يفترض الحساب ثبات الحرارة النوعية عبر المجال الحراري.
- لا يشمل تغير الطور أو فقد الحرارة أو تأثيرات الخلط.
- تتطلب الحسابات العكسية قيما فيزيائية معقولة وغير صفرية عند القسمة.