آخر تحديث: 2026-06-30

الحرارة النوعية

الحرارة النوعية (يُرمز لها بالرمز c) هي كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة وحدة الكتلة بمقدار وحدة درجة حرارة واحدة، وهي خاصية مادية تعكس مدى مقاومة المادة للتغيّر الحراري. الماء مثلاً يمتلك حرارة نوعية أعلى من الحديد بنحو تسعة أضعاف، مما يجعله أبطأ في الاحترار والتبرد.

الوحدة الأساسية في النظام الدولي هي الجول لكل كيلوغرام-كلفن J/(kg·K).

الوحدات المشمولة

J/(kg·K) — الوحدة الأساسية في النظام الدولي (SI)، وهي المرجع لجميع التحويلات. الحرارة النوعية للماء السائل عند 25°C تساوي 4,186 J/(kg·K).

kJ/(kg·K) — تساوي 1,000 J/(kg·K). تُستخدم على نطاق واسع في المراجع الهندسية والمعادن الحرارية لأن قيم المواد الشائعة تقع في نطاق أرقام مريح (الهواء ≈ 1.005 kJ/(kg·K)، الفولاذ ≈ 0.49 kJ/(kg·K)).

cal/(g·°C) — الوحدة القائمة على السعرة الحرارية. تُعادل 4,186.8 J/(kg·K) وفق تعريف الجدول الدولي (IT). لم يكن ذلك مصادفة — فقد عُرِّفت السعرة الحرارية في الأصل بالاستناد إلى الماء، وهو ما يجعل حرارة الماء النوعية تساوي تحديداً 1 cal/(g·°C).

BTU/(lb·°F) — الوحدة الحرارية البريطانية المستخدمة في مواصفات أجهزة التكييف والتبريد وتوربينات البخار. تُعادل 4,186.8 J/(kg·K)، أي القيمة ذاتها لـ cal/(g·°C). تنتشر هذه الوحدة في مواصفات معدات التكييف المُصنَّعة وفق المعايير الأمريكية.

جدول التحويل

من وحدة واحدة	J/(kg·K)
1 kJ/(kg·K)	1,000
1 cal/(g·°C)	4,186.8
1 BTU/(lb·°F)	4,186.8

قيم الحرارة النوعية لمواد شائعة

المادة	J/(kg·K)	kJ/(kg·K)	BTU/(lb·°F)
الماء السائل	4,186	4.186	1.000
الهواء (عند 25°C)	1,005	1.005	0.240
الألمنيوم	900	0.900	0.215
الحديد والفولاذ	449	0.449	0.107
النحاس	385	0.385	0.092
الخرسانة	880	0.880	0.210

التطابق العددي بين cal/(g·°C) و BTU/(lb·°F)

كلتا الوحدتين عُرِّفتا بالرجوع إلى الماء: السعرة الحرارية لرفع غرام واحد بمقدار 1°C، والوحدة الحرارية البريطانية لرفع رطل واحد بمقدار 1°F. إذ تستند كلتاهما إلى المادة ذاتها في ظروف متقاربة، تكون الحرارة النوعية للماء مساوية للواحد في النظامين، وتتساوى الوحدتان في الحجم. يُتيح هذا التطابق مراجعةً سريعة لصحة النتائج عند التنقل بين الوحدتين.

طريقة الاستخدام

يكفي إدخال القيمة في أي حقل لتُحدَّث جميع الحقول الأخرى تلقائياً. القيمة الافتراضية 4,186 J/(kg·K) هي الحرارة النوعية للماء، وهي نقطة مرجعية شائعة في الديناميكا الحرارية والهندسة الكيميائية.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

ما الفرق بين J/(kg·K) و kJ/(kg·K)؟

كلتا الوحدتين تعبّران عن الكمية الفيزيائية ذاتها، وهي مقدار الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوغرام واحد من المادة بمقدار كلفن واحد. J/(kg·K) هي الوحدة الأساسية في النظام الدولي (SI)، أما kJ/(kg·K) فتساويها مضروبةً في 1,000.

الماء مثلاً تبلغ حرارته النوعية 4,186 J/(kg·K) أو ما يعادله 4.186 kJ/(kg·K). تُفضَّل وحدة kJ/(kg·K) في المراجع الهندسية لأن أرقام المواد الشائعة تقع في نطاق مريح (0.1 إلى 0.9 kJ/(kg·K) بالنسبة للمعادن).

كيف تُحوَّل BTU/(lb·°F) إلى J/(kg·K)؟

تُضرب القيمة بالوحدة الحرارية البريطانية BTU/(lb·°F) في 4,186.8 للحصول على ما يقابلها بالجول لكل كيلوغرام-كلفن J/(kg·K). الوحدة الحرارية البريطانية (BTU) هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من المادة بمقدار درجة فهرنهايت واحدة.

وفق تعريفات الجدول الدولي (1 BTU = 1,055.056 J، 1 رطل = 0.453592 kg، 1°F = 5/9 K)، ينتج معامل التحويل 4,186.8 J/(kg·K) لكل BTU/(lb·°F). تُعدّ وحدة BTU/(lb·°F) شائعة الاستخدام في مواصفات أجهزة التكييف والتبريد في دول الخليج.

ما هي الحرارة النوعية للماء؟

تبلغ الحرارة النوعية للماء نحو 4,186 J/(kg·K)، أي ما يعادل 4.186 kJ/(kg·K) أو 1.0 cal/(g·°C) أو 1.0 BTU/(lb·°F). هذه القيمة مرتفعة قياساً بمعظم المواد الأخرى: الحديد نحو 449 J/(kg·K)، والألمنيوم نحو 900 J/(kg·K)، والنحاس نحو 385 J/(kg·K).

يُعزى ارتفاع الحرارة النوعية للماء إلى بنيته الجزيئية، مما يجعله مبرِّداً فعّالاً في المحركات ويُسهم في اعتدال المناخ الساحلي.

لماذا تتطابق قيمتا cal/(g·°C) و BTU/(lb·°F) عدديًا؟

السبب يعود إلى تعريف كلتا الوحدتين بالرجوع إلى الماء: فالسعرة الحرارية عُرِّفت أصلاً بأنها الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء بمقدار 1°C، كما عُرِّفت الوحدة الحرارية البريطانية بأنها الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من الماء بمقدار 1°F.

ولأن كلتيهما تستندان إلى المادة ذاتها في ظروف متقاربة، يكون للماء حرارة نوعية مقدارها 1 في النظامين، وتتساوى الوحدتان في الحجم: 1 cal/(g·°C) = 1 BTU/(lb·°F) = 4,186.8 J/(kg·K) وفق تعريفات الجدول الدولي. يُعدّ هذا التطابق مفيداً للتحقق من صحة النتائج عند التنقل بين المنظومتين.