حرارة كامنة

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

الحرارة الكامنة هي كمية من الحرارة الازمة لتحويل المادة من حالة إلى أخرى لكل واحد كيلو جرام من المادة، وتعتبر من الخصائص المميزة للمادة، (أي من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة أو إلى الحالة الغازية)، وحدة قياسها هي الجول.

و هذا التعريف يرجع إلى جوزيف بلاك في عام 1750. والكلمة مستنبطة من الكلمة اللأتينية latere والتي تعني كامن أو مختبئ. إلا ان هذا التعريف قد استبدل حديثا بتعبير إنثالبي التحول.

مثلاً : الحرارة الكامنة حرارة تبخر، وبالنسبة للماء هي كمية الحرارة اللازمة لتبخير واحد كيلو جرام من الماء. ومن المعروف أن الماء يتبخر في ظروف الضغط العادي عند درجة حرارة ثابتة وهي 100 درجة مئوية. وعند 100 درجة مئوية تظل درجة الحرارة ثابتة حتي يتحول كل الماء إلى بخار.

كذلك توجد لكل سائل سواء كان ماءا أو زئبقا أو نحاسا حرارته الخاصة به للبخر. وبالتالي فكل مادة لها حرارة تبخر أو غليان وحرارة انصهار أو تجمد ويمكن تعيينها معمليا.

و هناك كمية حرارة أخرى للحرارة الكامنة وهي حرارة كامنة للتجمد حرارة انصهار. وهي كمية الحرارة اللآزمة لتحويل 1 كيلوجرام من المادة الصلبة، مثل الحديد من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. وهذا يحدث عند درجة حرارة معينة تختلف من مادة لمادة.

والمميز لذلك التحول من حالة إلى حالة أنه يحدث دائما عند درجة حرارة ثابتة. أي أننا بتبريد الماء مثلا إلى درجة الصفر، يبدأ الماء في التحول إلى ثلج. وتظل درجة الحرارة ثابتة عند درجة الصفر المئوي رغم استمرارنا في التبريد، ولا تبدأ درجة الحرارة في الهبوط ثانيا إلا بعد تحول كل الماء إلى ثلج.

وخلال تحول المادة الصلبة إلى سائل وكذلك عند تحول السائل إلى الحالة الغازية لا بد من تزويد المادة بحرارة من الخارج، ولهذا يسمى هذا النوع من العمليات بأنها تمتص الحرارة Endothermic. وبالعكس، عندما يتحول الغاز إلى سائل، أوالسائل إلى الحالة الصلبة ينتج عن ذلك حرارة ولذلك نقول عن ذلك النوع من التحول أنه يـُصدر حرارة أو مصحوبا بإنتاج حرارة Exothermic.

وعلى سبيل المثال عندما يتحول جزيئا للماء من حالة السيولة إلى بخار فإن سطح الماء يفقد شيئا من الحرارة وتنخفض درجة حرارة الماء. ذلك لأنه تلزم طاقة للتغلب على القوي الرابطة بين الجزيئات في الوسط السائل، بحيث يتحرر الجزيئ ويغادر سطع الماء. وعند تكثف جزيئ الماء وعودته وارتباطه بالماء ثانيا، فإنا يطلق تلك الحرارة ويعيدها إلى الماء، تلك الحرارة التي اكتسبها من قبل عندما تحول إلى بخار.

وبسبب الحرارة الكامنة (إنثالبي Enthalpie) العالية المقدار لتكثيف بخار الماء فهو يعتبر وسط ممتاز للتسخين ويفوق الماء المغلي في ذلك، إلا أن خطورته كبيرة في نفس الوقت.

معادلة الحرارة الكامنة[عدل]

لحساب الحرارة الكامنة تـُستعمل المعالة:

Q = mL \,

حيث:

Q كمية الطاقة المُمتصة أو الصادرة من المادة أثناء تحولها من حالة إلى حالة بالجول

m كتلة المادة

L الحرارة الكامنة للمادة[ تختلف من مادة لمادة (أنظر الجدول)] (J kg−1).

أي أنه لتعيين الحرارة الكامنة لمادة معينة، نعين كمية الحرارة الناتجة أثناء تحول المادة من الحالة الغازية مثلا إلى الحالة السائلة ونقسمها على كتلة المادة بالجرام أو بالكيلوجرام.

استخدام الحرارة الكامنة في التدفئة[عدل]

مدفئة للجيب تباع في البلاد الباردة

يستخدم الحرارة الكامنة وعلى الأخص الناتجة أثناء التحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة للتدفئة بوساطة عبوات مناسبة تباع في الاسواق في البلاد الباردة. فعند شحن العبوة، وتكون عادة من الأملاح أو البارافين، تنصهر المادة وتحتفظ بكمية كبيرة من حرارة الانصهار. وعند الاستخدام تنطلق تلك الحرارة ثانيا عند التصلب.

الحرارة الكامنة لبعض المواد[عدل]

الحرارة الكامنة للانصهار وللغليان لبعض المواد المعهودة، بوحدة(جول / جرام)
المــادة حرارة كامنة
انصهار
J/g
درجة
انصهار
°C
حرارة كامنة
للتبخر
J/g
درجة
الغليان
°C
كحول إيثيلي 108 -114 855 78.3
الأمونيا 339 -75 1369 -33.34
ثاني اكسيد الكربون 184 -57 574 -78
هيليوم     21 -268.93
هيدروجين 58 -259 455 -253
رصاص 24.5 372.3 871 1750
نيتروجين 25.7 -210 200 -196
أكسجين 13.9 -219 213 -183
R134a   -101 215.9 -26.6
Toluene   -93 351 110.6
تربنتين     293  
ماء 334 0 2260 (at 100oC) 100

أنظر أيضا[عدل]