Material and energy balance

9 من أصل 9

وبالنسبة لمنظوم مغلق فإن الطاقة الصافية المضافة إلى منظوم تساوي الزيادة في طاقة المنظوم والتغير في طاقة المنظوم يعادل التغير في الطاقة الذاتية (U) والحركية (KE) وطاقة الموضع (PE).

والشغل W هو حاصل جمع الشغل نتيجة للتغير في الحكم ونتيجة للتغير في السرعة ونتيجة لتغير الموضع.

ونسبة لأن التسخين تحت ضغط ثابت هو العادة في كثير من الحالات، تعرف الإنثالبي بالمحتوى الحراري.

السعة الحرارية heat capacity

إذا سخنت كمية من الماء دون إحداث تغيير في طبيعتها (مثل ذوبانها أو تبخرها) فإنه يمكن بسهولة قياس الحرارة المضافة والتغير في درجة الحرارة الناتج. السعة الحرارية هي كمية الحرارة اللازمة لإحداث تغير في درجة الحرارة. إذا كانت السعة الحرارية لمادة ثابتة فإن العلاقة بين كمية الحرارة ودرجة الحرارة تكون خطية وميل هذه العلاقة هي السعة الحرارية. ولكن إذا كانت العلاقة غير خطية وبهذا يكون هناك تغير في سعة المادة الحرارية مع تغير درجة الحرارة فإن السعة الحرارية عند درجة حرارة معينة تساوي ميل العلاقة عند درجة الحرارة تلك.

الفرق بينهما بالنسبة للمواد الصلبة والسوائل بسيط جداً ويمكن تجاهله ولكنه فرق كبير في حالة الغازات التي يكون التسخين فيها عادة تحت ضغط ثابت.

كمية الحرارة لإحداث تغير ما في درجة الحرارة تتغير مع كتلة المادة ولهذا فإن السعة الحرارية تعبر عن وحدة كتلة من المادة. الحرارة النوعية specific heat تستخدم لتعني نسبة السعة الحرارية لمادة ما إلى السعة الحرارية للماء.

مثال 8.3

يراد تحديد درة الحرارة التي يمكن توقعها عند احتراق فحم من النوع الجيد (100% كربون) بواسطة الهواء إذا كان الفحم والهواء يدخلان الفرن عند 15.6 C.

بجانب الكربون والهواء اللذان يدخلان المنظوم هناك الطاقة الكيمائية التي تطلق عند تفاعل الكربون.

مع الهواء لإنتاج ثاني أكسيد الكربون.

يمكن فرض درجة الحرارة 15.6 C كدرجة حرارة إسنادية وعندما تكون الإنثالبي صفراً.