الحرارة و الديناميكا الحرارية :

الحرارة و الديناميكا الحرارية :

درجة الحرارة :   عدد يدل على سخونة المادة          .... تحدد جهة انتقال الحرارة بين الأجسام المتلامسة  

                            مقياس لمتوسط طاقة حركة جزيئات المادة .

الاتزان الحراري :    حالة انتقال الحرارة بين الأجسام المختلفة في درجة الحرارة عند تلامسها حتى يصبح لهما نفس  درجة الحرارة

تحويل درجات الحرارة من تدريج  لآخر :

تحويل من تدريج سيليزي إلى تدريج فهرنهايتي و تدريج مطلق       تحويل من تدريج فهرنهايتي إلى تدريج سيليزي و تدريج مطلق

 T_f=□(9/5) T_C+32                       +273.16 =T_C  T_k           T_C=5/9 〖(T〗_f-32)          +273.16 =T_C  T_k

أمثلة : 1 ـــ حول كل مما يلي إلى التدريج الفهرنهايتي  و المطلق   :     أمثلة :  2 ـــ حول كلا مما يلي إلى تدريج سيليزي  و المطلق

C                      300   --             1350C                                               1250F ـــــ      850F

....................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................

انتقال الطاقة كحرارة   ( النظرية الحركية للغازات )

عند تلامس جسمان مختلفان في درجة الحرارة يحدث تصادم بين جزيئات المادتين ..

و أثناء التصادم تنخفض طاقة حركة جزيئات الجسم الساخن و ترتفع طاقة حركة جزيئات الجسم البارد حتى يصبح لجزيئات الجسمين نفس متوسط الطاقة الحركية ...... فيصبح لهما نفس درجة الحرارة ... أي حالة اتزان حراري

( سؤال 12 ــــ ص 237    )

................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

درجة الحرارة و الحرارة :        

1 ـــ أي الجسمين لجزيئاته متوسط طاقة حركة أكبر    Tc =600C                                           Tc = 600C

   ........................................................................   m1=100g           m2=200g

2 ـــ أي الجسمين له طاقة وضع أكبر و لماذا؟ :  .......................................................................................

3 ـــ أي من الجسمين له طاقة حرارية أكبر أو كمية حرارة أكبر .....................................................................

4 ــــ  ماذا نسمي مجموع متوسط طاقة الحركة و طاقة وضع الجزيئات ............................................................

5 ـــ متى يكون التبادل في الطاقة الحرارية أكبر   في الشكل الأول   أو الشكل الثاني   علماَ أن لهما نفس الكتلة

       T1=200C             (1 )            T2=400C       T1=200C              ( 2 )             T2=600C

 .................................................................................................................................................

ما هي الحرارة : ...............................................................................................................................

 السعة الحرارية النوعية : 

عند تسخين كميات متساوية من مواد مختلفة لها نفس درجة الحرارة على نفس الموقد لفترة زمنية متساوية ، تكتسب جميع المواد نفس الطاقة الحرارية   ولكن تكون درجة الحرارة النهائية مختلفة لهذه المواد ...

  السبب هو الاختلاف في نوع المادة و طبيعتها .. و السبب الاختلاف في حركة الذرات و الجزيئات في كل مادة .

فما هي السعة الحرارية : .........................................................................................................................

يرمز للسعة الحرارية بـ Cp    عند ضغط ثابت  و تعطى العلاقة الرياضية للسعة الحرارية بـ  C_(p=□(Q/(m.∆T)))     وحدة قياسها   □(j/(Kg.C^0 ))

تحديد السعة الحرارية النوعية للمادة :

الطريقة التي يتم فيها تحديد السعة الحرارية النوعية للمادة تدعى   قياس الحرارة : و الأدوات المستخدمة تدعى    بالمسعرات

لتحديد السعة الحرارية لمادة   يجب تحديد    1ــ كتلة المادة ( بالميزان الحساس )         2 ـــ التغير في درجة الحرارة ( بالثيرمومتر )

  3 ـــ لتحديد الطاقة الحرارية نستخدم مادة سعتها الحرارية معلومة  و هي الماء 

      فعند تلامس المادة المراد قياس سعتها الحرارية  يتم حساب الطاقة الحراية المتبادلة من قانون حفظ الطاقة : ونصه

       مقدار الطاقة المفقودة من الجسم الساخن = مقدار الطاقة المكتسبة من الجسم البارد

       كمية الحرارة للماء + كمية الحرارة للمادة = صفر

       Q_w+Q_x=0       حيث Q_w  كمية الحرارة للماء    و Q_x    كمية الحرارة للمادة

                             C_pw m_w (T_f-T_w )+C_px m_x (T_f-T_x )=0 

    

مثال :        قطعة معدنية كتلتها ( 0.18 Kg  ) و درجة حرارتها ( -620 C ) وضعت في مسعر يحتوي على ( 0.5 Kg )   من الماء

          درجة حرارته ( 380 C ) ، فإذا كانت درجة الحرارة النهائية للخليط ( 36.90 C ) فما السعة الحرارية النوعية للمعدن 

          .............................................................................................................................................

         ..............................................................................................................................................

مثال :   سخنت صامولة من النحاس كتلتها ( 20 g ) إلى درجة حرارة ( 1000 C ) ، ثم ألقيت في وعاء نحاسي كتلته ( 150 g ) فيه

           ( 100 g ) ماء عند درجة حرارة ( 220 C ) جد درجة حرارة الاتزان الحراري للنظام

        ...............................................................................................................................................

       ..............................................................................................................................................

الحرارة و تغير الحالة                                                                                                                                                                                       

 ماذا نعني بتغيرات الحالة : ...................................................................................................................

...................................................................................................................................................

تعريف آخر للحرارة : .......................................................................................................................

عند تسخين مادة تكتسب المادة طاقة حرارية ، فترتفع درجة حرارتها و تثبت عند درجة حرارة معينة بالرغم من اكتسابها طاقة حرارية

علل ثبات درجة الحرارة :......................................................................................................................

منشأ طاقة الوضع بين ذرات و جزيئات المادة :

تنشأ بسبب وجود روابط بين الذرات و الجزيئات و بسبب وجود الشحنات التي تسبب قوة كهربائية بين الذرات و الجزيئات في المادة .

ـــ يكون لطاقة الوضع أدنى قيمة عندما تكون جزيئات المادة في حالة اتزان                     

ـــ تزداد طاقة الوضع بين جزيئات المادة عندما تزداد المسافة بين الجزيئات  أو  الذرات

ـــ تقل طاقة الوضع بين جزيئات المادة عندما تقل أو تنقص المسافة بين الذرات و الجزيئات .

ـــ  عندما يكتسب الجسم طاقة حرارية و لم ترتفع درجة حرارته . ماذا يحدث لكل من

   1 ــ متوسط طاقة حركة الجزيئات :........................2 ـــ طاقة الوضع ................ 3ـــ الطاقة الداخلية ...................

كمية الحرارة اللازمة للانصهار ( و إعادة تنظيم الجزيئات )

عند تسخين الجسم الصلب عند درجة حرارة ثابتة يكتسب الجسم طاقة كافية لتكسير الروابط بين بلورات المادة الصلبة

تخسر جزيئات المادة طاقة  و هي الطاقة المعطاة من جزيئات المادة لتكوين

 الروابط بين جزيئات المادة بعد تحولها إلى سائلة

الطاقة اللازمة لانصهار المادة = الفرق بين الطاقة المكتسبة لتكسير الروابط في المادة الصلبة و الطاقة المعطاة لتكوين الروابط بين جزيئات المادة السائلة

يرمز للطاقة اللازمة للانصهار بــ Q_f       و الحرارة الكامنة للانصهار بــ L_f      Q_f=mL_f

كمية الحرارة اللازمة لتبخير (السائل إلى غاز )

عند تسخين المادة السائلة عند درجة حرارة ثابتة يكتسب الجسم طاقة كافية لتكسير الروابط بين جزيئات المادة السائلة

تخسر جزيئات المادة طاقة  و هي الطاقة المعطاة من جزيئات المادة

لتكوين الروابط بين جزيئات المادة بعد تحولها إلى غاز

الطاقة اللازمة لتبخير المادة = الفرق بين الطاقة المكتسبة لتكسير الروابط في المادة االسائلة و الطاقة المعطاة لتكوين الروابط ا بين جزيئات المادة الغازية

يرمز للطاقة اللازمة للتبخير بـ   ـQ_V       و الحرارة الكامنة للتبخير بــ L_V      Q_V=mL_V

تدريبات في الحرارة و درجة الحرارة

مسألة 1: الشكل البياني يوضح العلاقة بين درجة حرارة ( 4.0 Kg ) من مادة صلبة خلال عملية الانصهار و بين الزمن

   1 ـــ  ما الحالة التي توجد عليها المادة في الفقرات التالية  :

        ( ب ) : ..............................................................

       ( ج ) : ................................................................

  2 ــــ درجة حرارة انصهار المادة = ..............................

 ...................................................................................

 3 ـــ  احسب الحرارة الكامنة للانصهار للمادة : .............................................................................................

   .................................................................................................................................................

  4 ـــ احسب السعة الحرارية النوعية للمادة و هي في الحالة السائلة .

   ...............................................................................................................................................

 5 ـــ فسر ثبات درجة حرارة المادة أثناء الفترة  ب :

  .................................................................................................................................................

مسألة2: الشكل البياني يوضح العلاقة بين درجة الحرارة و الطاقة الحرارية لـ ( 0.50Kg ) من المادة خلال عملية تسخينها .

     1 ـــ ما الحالة التي توجد عليها المادة في الفترات التالية :

         ( A ) .......................................................................

        ( B ) ..........................................................................

        ( C ) ...........................................................................

       ( D ) .........................................................................

    2 ـــ درجة حرارة الانصهار للمادة ..................................

    3 ـــ درجة حرارة الغليان للمادة .....................................

   4 ـــ احسب الحرارة الكامنة لانصهار المادة

      .............................................................................................................................................

 5 ــــاحسب السعة الحرارية للمادة و هي في الحالة السائلة .

     .............................................................................................................................................

فسر ما يلي تفسيراً علمياً ً :

  1 ـــ ترتفع درجة حرارة كمية من الزيت بمقدار أكبر من نفس الكمية من الماء عند تسخينهما على نفس الموقد لنفس الزمن .

   .....................................................................................................................................................

 2 ـــ تثبت درجة حرارة مادة صلبة أثناء انصهارها مع استمرار تسخينها ، ثم تبدأ بالارتفاع بعد أن تتحول المادة بأكملها إلى سائل