المحتوى الحراري المحدد مقابل المحتوى الحراري المحدد: التحليل المقارن والأسئلة الشائعة

أن تعرف المحتوى الحراري المحدد مقابل المحتوى الحراري للنظام ، يجب معرفة المحتوى الحراري الكلي للنظام بالإضافة إلى كتلة النظام.

يتم تعريف Ehthalpy للنظام على أنه مجموع طاقته الداخلية ومنتج ضغط وحجم النظام ، حيث يتم تعريف المحتوى الحراري المحدد على أنه المحتوى الحراري لكل وحدة كتلة.

يتم تعريف المحتوى الحراري للنظام على أنه

H = E + PV ،

أين،

                H = المحتوى الحراري

                E = الطاقة الداخلية

                PV = ضغط حجم العمل المنجز

في التعبير أعلاه لجميع الأغراض العملية ، تكون القيمة الكهروضوئية غير مهمة أو صغيرة إلى حد ما ويتكون المحتوى الحراري في الغالب من محتوى الطاقة الداخلية.

من الصعب حساب الطاقة الداخلية بالقيمة المطلقة ولحسابات الهندسة ، فإن تغيير المحتوى الحراري أو المحتوى الحراري المحدد له أهمية أساسية ويتم احتساب نفس الشيء.

Enthalpy كثيرا ما تستخدم التغييرات في الكيمياء لحساب حرارة التفاعلات. بالنسبة للتفاعل الطارد للحرارة ، والذي يحدث مع تحرير الحرارة ، يعتبر تغيير المحتوى الحراري موجبًا.

بالنسبة للتفاعل الماص للحرارة ، والذي يحدث مع امتصاص الحرارة ، يعتبر التغيير المحتوى الحراري سالبًا. يمكن حساب حرارة التفاعل عن طريق تغيير المحتوى الحراري الذي يحدث بين المواد المتفاعلة ونواتجها في حالتها القياسية (25 درجة مئوية وضغط جوي واحد).

المحتوى الحراري هو خاصية واسعة النطاق ، مما يعني أن المحتوى الحراري يختلف باختلاف حجم أو كتلة النظام ، في حين أن المحتوى الحراري المحدد هو خاصية غير مقدارية مما يعني أنه يعتمد على نوع النظام أو المادة ولا يعتمد على حجمه.

المحتوى الحراري المحدد مقابل المحتوى الحراري:

 يتم عرض التحليل المقارن للمحتوى الحراري المحدد مقابل المحتوى الحراري أدناه:

الطاقة الداخلية الكامنةالمحتوى الحراري المحدد  
المحتوى الحراري هو تجميع له الطاقة الداخلية وضغط حجم العمل المنجز  المحتوى الحراري المحدد هو المحتوى الحراري لكل وحدة كتلة  
المحتوى الحراري هو خاصية واسعة النطاق ، أي أن قيمتها تعتمد على حجم المادة  المحتوى الحراري المحدد هو خاصية مكثفة ، أي أن قيمتها لا تعتمد على حجم أو كتلة النظام أو المادة ولكن فقط على نوعها
يتم تعريف المحتوى الحراري بواسطة الجول أو الكيلوجول في وحدة النظام الدولييتم تعريف المحتوى الحراري المحدد على أنه جول / كجم أو كيلوجول / كجم

المحتوى الحراري المحدد لنظام المياه البخارية

Enthalpy هي خاصية للنظام وهي خاصة بدرجة حرارة أو ضغط معين. على سبيل المثال ، المحتوى الحراري المحدد لتبخير الماء عند الضغط الجوي هو 2257 KJ / kg.

وبالمثل ، بالنسبة للمياه المشبعة ، يكون المحتوى الحراري المحدد 419 KJ / Kg عند الضغط الجوي. هكذا ل بخار مشبع تحت الضغط الجوي ، المحتوى الحراري المحدد هو

hs = 2676KJ / kg = hw + he

hw = Sp المحتوى الحراري للمياه المشبعة

he = Sp المحتوى الحراري لتبخر الماء

hs = Sp المحتوى الحراري للبخار المشبع

تزداد قيمة المحتوى الحراري المحدد مع زيادة ضغط النظام.

بالنسبة للبخار شديد التسخين عند درجة معينة من الحرارة الزائدة ، يتم إعطاء المحتوى الحراري المحدد من خلال:

hss = حs + جps (tss - رf)، أين،

hss = المحتوى الحراري للبخار المفرط

hs = المحتوى الحراري للبخار المشبع

Cps = Sp حرارة البخار عند ضغط ثابت

 tss = درجة حرارة البخار المحمص

tf = درجة حرارة التشبع

المحتوى الحراري مقابل المحتوى الحراري المحدد
المحتوى الحراري المحدد للمياه السائلة المشبعة ؛ ائتمان الصورة: .nuclear-power.com

المحتوى الحراري المولي مقابل المحتوى الحراري المحدد

يشير المحتوى الحراري المولي إلى المحتوى الحراري لكل مولات مادة ويشار إلى المحتوى الحراري المحدد على أنه محتوى حراري لكل وحدة كتلة من المادة.

المحتوى الحراري الموليالمحتوى الحراري المحدد
المحتوى الحراري المولي هو المحتوى الحراري لكل وحدة مولات من مادة ماالمحتوى الحراري الشامل هو المحتوى الحراري لكل وحدة كتلة من المادة
عادةً ما يتم استخدام المحتوى الحراري المولي لحساب التغير في المحتوى الحراري لكل وحدة مولات من مادة متفاعلة في التفاعل. يعتمد الحساب على نسبة القياس المتكافئ لعدد المولات المطلوبة لإكمال التفاعل وإجمالي المحتوى الحراري المطلوب لإكمال التفاعلمحددة يشيع استخدام المحتوى الحراري في الهندسة لحساب توازن الحرارة في المنشآت الصناعية ، حيث معدلات التدفق محسوبة على أساس الكتلة. ومن ثم ، إذا كان المحتوى الحراري المحدد معروفًا ، فيمكن إجراء توازن حرارة للنظام.
وحدة المحتوى الحراري المولي هي KJ / mole في وحدة النظام الدولي SIوحدة المحتوى الحراري المحددة هي KJ / Kg في وحدات SI
من أجل حساب المحتوى الحراري الكلي للتغيير ، يتم ضرب عدد مولات المادة التي تخضع للتغير الفيزيائي مع المحتوى الحراري الموليمن أجل حساب المحتوى الحراري الكلي للتغيير ، يتم ضرب كتلة المادة التي تخضع للتغيير الفيزيائي مع المحتوى الحراري المحدد
جدول المحتوى الحراري المولي مقابل المحتوى الحراري المحدد

أنواع مختلفة من التغيير الحراري

يحدث تغيير المحتوى الحراري ، عندما تخضع المادة لتحول فيزيائي أو تغير كيميائي. تم وصف تغييرات المحتوى الحراري المختلفة على النحو التالي:

المحتوى الحراري للتفاعل: يتغير المحتوى الحراري في المكان عندما يتحول مول واحد من مادة متفاعلة إلى منتج

المحتوى الحراري للاحتراق: تغير المحتوى الحراري الذي يحدث عندما يتفاعل أحد الخلد مع الأكسجين ويحترق تمامًا.

المحتوى الحراري للتكوين: التغيير الحراري الذي يحدث عندما يتكون مول واحد من المركب من العناصر الأساسية المكونة له.

المحتوى الحراري للمعادلة: التغيير الحراري الذي يحدث عند تكوين مول واحد من الماء بعد تفاعل الحمض مع القاعدة.

المحتوى الحراري للمحلول: التغيير الحراري الذي يحدث عندما يذوب جزيء واحد من المذاب تمامًا في مذيب يزيد على تكوين محلول.

المحتوى الحراري للاندماج: يتطلب تغيير المحتوى الحراري تغيير جزيء واحد من مادة ما من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

المحتوى الحراري للتسامي: يتطلب تغيير المحتوى الحراري تغيير جزيء واحد من مادة ما من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية.

المحتوى الحراري للتبخر: يتطلب تغيير المحتوى الحراري تغيير مول واحد من مادة ما من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية.

المحتوى الحراري للخلط: التغير في المحتوى الحراري عند خلط مادتين كيميائيتين دون أي تفاعل كيميائي بينهما.

ما هو المحتوى الحراري الملائم؟

وفقًا لقوانين الطبيعة ، يكون تغيير المحتوى الحراري الإيجابي سلبيًا.

هذا يعني أن التفاعل يكون مفضلًا إذا كان تغيير المحتوى الحراري سالبًا أو كان التفاعل طاردًا للحرارة. ومع ذلك ، فإن عفوية التفاعل أو تفضيل التفاعل يجب أن تعتمد أيضًا على ما هو تغير الانتروبيا.

عند حدوث تفاعل ، يكون من الأفضل دائمًا أن يفقد النظام الطاقة أو يكون تغيير المحتوى الحراري سالبًا. من ناحية أخرى ، فإن قانون الطبيعة هو زيادة إنتروبيا النظام. ومن ثم ، يُفضل التفاعل إذا أدى إلى زيادة إنتروبيا النظام.

إذا حدث تفاعل يؤدي إلى زيادة في الانتروبيا ولكن زيادة في المحتوى الحراري أيضًا ، فإن أفضلية التفاعل تعتمد على مساهمة كل مكون.

يتم توفير هذه الإجابة في هذه الحالة كميًا بواسطة تعبير آخر يسمى طاقة جيبس ​​الحرة كما هو موضح أدناه:

ΔG = ΔH –TΔS

أين،

ΔG = التغيير في طاقة جيبس ​​الحرة

ΔH = التغيير في المحتوى الحراري

ΔS = التغيير في الانتروبيا

T = درجة الحرارة في كلفن

في المعادلة أعلاه ، يفضل التفاعل إذا كانت طاقة جيبس ​​الحرة سالبة. رد الفعل في الواقع يتم بشكل عفوي. من ناحية أخرى ، لا يمكن أن يستمر التفاعل تلقائيًا ، إذا كانت طاقة جيبس ​​الحرة إيجابية.

انتقل إلى الأعلى