تعريف الحرارة النوعية
عند محاولة تسخين كُتل متساوية من المواد المختلفة من درجة حرارة 20 مئوية إلى درجة 21 مئوية، سنحتاج إلى مقدار مختلف من الطاقة لرفع درجة حرارة كل واحدة من المواد بمقدار درجة واحدة، تسمى هذه الخاصية بالحرارة النوعية.
يمكن تعريف الحرارة النوعية على أنها "كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 غم من مادة ما بمقدار 1 درجة مئوية"، وتقاس الحرارة النوعية بوحدة (جول/غم.درجة مئوية)، ولكل مادة من المواد حرارة نوعية خاصة بها تختلف عن المواد الأخرى.
على سبيل المثال، قيمة الحرارة النوعية للنحاس تساوي 0.385 جول/غم. درجة مئوية، وهذا يعني أننا نحتاج إلى طاقة حرارية يبلغ مقدارها 0.385 جول لرفع درجة حرارة 1 غم من النحاس بمقدار 1 درجة مئوية، إذا يمكن تسخين قطعة من النحاس باستخدام مقدار قليل نسبياً من الطاقة الحرارية .
معادلة الحرارة النوعية
يوجد علاقة ما بين كمية الحرارة التي يمتصّها جسم ما والحرارة النوعية الخاصة به:
Q = C m ∆t
حيث إن:
- Q: كمية الحرارة التي يمتصّها الجسم
- C: الحرارة النوعية
- m: كتلة الجسم
- ∆t: الفرق في تغيّر درجة الحرارة
الحرارة النوعية لمواد مختلفة
يوضّح الجدول التالي قِيم الحرارة النوعية لمجموعة مختلفة من المواد:
| المادة | الحرارة النوعية (جول/غم.درجة مئوية) |
| الماء | 4.187 |
| الهواء | 1.012 |
| الألمنيوم | 0.887 |
| الزجاج | 0.792 |
| الحديد | 0.462 |
الحرارة النوعية للماء
يمتلك الماء حرارة نوعية عالية، لذا فهو يستطيع امتصاص كمية كبيرة من الحرارة قبل أن يسخن؛ قد لا يبدو التأثير كبيراً، لكن الحرارة النوعية للمياه تساهم بشكل كبير في مناخ الكرة الأرضية، وذلك بسبب امتصاصه لكميات كبيرة من الطاقة الحرارية الناتجة عن أشعة الشمس دون أن يسخن بشكل كبير.
كما تساعد المحيطات والبحيرات في تنظيم درجات الحرارة في المناطق القريبة منها، وتستغرق المياه وقتاً أطول حتى تسخن وأطول لتبرد، لذا تميل المدن الساحلية إلى تغيرات أقل في درجات الحرارة من المدن غير الساحلية، عدا عن ذلك، تُستخدم المياه كوسيط لتبريد الآلات في التطبيقات الصناعية ولتبريد المحرك في السيارة بسبب قدرتها على امتصاص كميات كبيرة من الحرارة.
بالنسبة للحياة البحرية، تساهم الحرارة النوعية المرتفعة للماء في جعل الحياة ملائمة لها داخل الماء، حيث يحتاج الماء إلى امتصاص 4184 جول من الطاقة لرفع درجة حرارة 1 كغ من الماء بمقدار 1 درجة مئوية، ويسمح هذا الأمر ببقاء درجة حرارة الماء مثالية للحياة البحرية خصوصاً في المناطق الحارّة.
الحرارة النوعية والسعة الحرارية
عادة ما يتم الخلط ما بين الحرارة النوعية والسعة الحرارية ، لكن يوجد هناك اختلاف بسيط بينهما، فالسعة الحرارية هي مقدار الطاقة الحرارية التي تحتاجها مادة ما لرفع درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية، وعلى العكس من الحرارة النوعية، تعتمد قيمة السعة الحرارية على كتلة المادة، فكلما زادت كتلة المادة زادت سعتها الحرارية، وتقاس بوحدة (جول. درجة مئوية⎺1).
