حلول أسئلة الصف الرابع الإعدادي

حل اسئلة رياضيات - علوم - عربي وجميع الكتب والمواد الأخرى

الفصل الرابع: الخصائص الحرارية للمادة

تغير حالة المادة: هو تحويل المادة من حالة الى اخرى بتأثير الضغط ودرجة الحرارة.

الحرارة الكامنة للانصهار: كمية الحرارة اللازمة لتحويل وحدة الكتل من حالة الصلابة الى حالة السيولة في نفس درجة الحرارة. ( بثبوت الضغط ). فالماء ينصهر في الصفر السيليزي ووحداتها J / Kg ( جول / كغم ).

كمية الحرارة الكامنة للانصهار= الكتلة × الحرارة الكامنة للانصهار

$Q = m \times L_{f}$

Q: كمية الحرارة اللازمة لانصهار المادة.

m: الكتلة

L_f: الحرارة الكاملة للانصهار.

أحسب كمية الحرارة اللازمة لتحويل قطعة من الجليد كتلتها 25g بدرجة حرارة 0c الى ماء عند درجة الحرارة نفسها.

كمية الحرارة الكتلة × الحرارة الكامنة للانصهار

$\begin{aligned} Q = m L_{1} \\ Q = \frac{25}{1000} \times 335 \Rightarrow Q = 8.375 KJ \end{aligned}$

احسب كمية الحرارة اللازمة لتحويل 2kg من الجليد بدرجة 15c- الى ماء بدرجة حرارة 25c علمًا ان الحرارة النوعية للماء 4200J / Kg ° C والحرارة الكامنة لانصهار الجليد عند 0C هي 335KJ / Kg

والحرارة النوعية للجليد تساوي 2093J / Kg ° C

لرفع درجة حرارة الجليد 15ºC- إلى 0ºC يلزم تزويده بكمية من الحرارة مقدارها يساوي:

كمية الحرارة =الكتلة ×الحرارة النوعية للجليد ×فرق درجات الحرارة

Q₃= m x C_water x ΔT

=2 x 4200 x (25-0)

=50 x 4200

Q₃=210000Joule

ولحساب كميات الحرارة التي تم تزويد الجليد بها حتى اصبح ماء بدرجة حرارة 25ºC يساوي:

Q_total= Q₁+ Q₂+ Q₃

= 62790 + 670000 + 210000

كمية الحرارة الكلية

Qtotal =942790Joule

التبخر: هو تصاعد جزيئات السائل التي في السطح بعد ان تكسب طاقة كافية من المحيط لتفك ارتباطها بالسائل وتصبح بخار. لذا يبرد الجسم المحيط به.

الغليان: هو تحول السائل الى بخار سريع تحدث في جميع اجزاء السائل في درجة حرارة معينة تسمى درجة الغليان.

ولكل مادة درجة غليان خاصة بها. عند ضغط جوي معين.

الحرارة الكامنة للتبخر: كمية الحرارة اللازمة لتحويل وحدة الكتل من المادة من حالة السيولة الى الحالة الغازية عند درجة الغليان.

كمية الحرارة اللازمة لتحويل السائل الى بخار في نفس الدرجة = الكتلة × الحراراة الكامنة للتصعيد.

Q = m L_y

Q: كمية الحرارة

M: الكتلة

L: الحرارة الكامنة للتبخر وحداتها KJ / Kg

ترتفع درجة حرارة الجو تدريجيًا ويبطيء مع استمرار البرد ( الوفر )؟

لانه عند انجماد الماء فانه يمنح حرارة الى الجو.

يرى الانسان زفيره في ايام الشتاء الباردة؟

لتكاثف بخار الماء الدافيء الموجود في هواء الزفير بسبب برودة الجو.

احسب كمية الحرارة اللازمة لتحويل 3kg من الماء درجة حرارته 20ºC الى بخار درجة حرارته 110ºC علماً ان الحرارة النوعية للماء تساوي 4200J / kg والحرارة الكامنة لتبخر الماء 2260kJ / kg والحرارة النوعية لبخار الماء 2010J / kg ºC

كمية الحرارة الكلية = كمية الحرارة اللازمة لتسخين الماء من 20ºC إلى 100ºC + كمية الحرارة اللازمة لتحويل الماء الى بخار عند درجة حرارة +100ºC كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة بخار
الماء من 100ºC إلى 110ºC

$\begin{aligned} Q_{total} = Q_{1} + Q_{2} + Q_{3} \\ = m c (T_{2} - T_{1}) + m L_{v} + m c (T_{3} - T_{2}) \\ = 3 \times 4200 \times (100 - 20) + 3 \times 2260 \times 10^{3} + 3 \times 2010 \times (110 - 100) \\ = 1008000 + 6780000 + 60300 \\ O_{total} = (7848300) Joule \end{aligned}$

طرائق انتقال الحرارة:

التوصيل

الحمل

الاشعاع

التوصيل: تنقل المواد الصلبة الحرارة بالتوصيل وتختلف المواد في نقلها للحرارة حسب التركيب الداخلي للمادة. فالفلزات مواد جيدة للتوصيل الحراراي لاحتوائها على الكترونات حرة وتقارب ذراتها بينما في الخشب والمطاط يكون التوصيل الحراري ضعيف، أو رديئة التوصيل.

الانحدار الحراري: مقدار التغير في درجة حرارة الموصل في كل متر من طوله حينما تنتقل الحرارة عمودياً على مساحة مقطعه العرضي.

الانحدار الحراري $\frac{فرق درجات الحرارة}{طول الجسم}$ = $\frac{Δ T}{L}$

ما العلاقة بين انسياب الطاقة والانحدار الحراري؟

كلما زاد الانحدار الحراري يزداد مقدار انسياب الطاقة الحرارية.

المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية = معدل التوصيل الحراري × مساحة المقطع العرضي × الانحدار الحراري.

او $H = KA \frac{A T}{L}$

H: المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية بالتوصيل ووحداتها ( واط ).

A: مساحة المقطع ووحداتها m²

$Δ T$ : الفرق بدرجات الحرارة.

l: طول الساق ( او سمكه ).

K: معامل التوصيل الحراري ووحداته watt / m.° C

ملاحظة: المواد الصلبة المختلفة لها معاملات توصيل ( K ) حرارية مختلفة.

يستعمل رجال الاطفاء خوذة على الرأس مصنوعة من النحاس الاصفر بدلاً من خوذة مصنوعة من النحاس الاحمر.

وذلك لان معامل التوصيل للنحاس الاصفر اقل بكثير من معامل التوصيل الحراري للنحاس الاحمر فيكون نقل الحرارة للنحاس الاصفر أقل بكثير من توصيل النحاس الاحمر وهذا ما ينفعهم في اثناء عملهم.

ساق من الحديد طوله 50cm ومساحة مقطعه 1cm² وضع احد طرفيه على لهب درجة حرارته 200ºC ووضع طرفه الاخر في جليد مجروش 0ºC اذا كان الساق مغلفا بمادة عازلة علمًا ان معامل التوصيل

الحراري للحديد يساوي 79watt/m.ºC، احسب:

1. الانحدار الحراري؟

$\frac{Δ T}{L} = = (200 - 0) / 50 \times 10^{- 2} = 4 \times {10^{2}}^{\circ} C / m$

2. المعدل الزمني لانسياب الطاقة الحرارية؟

المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية = معامل التوصيل الحراري ×مساحة المقطع ×الانحدار الحراري

$H = K A \frac{Δ T}{L} Watt$

$H = 79 \times (1 \times 10^{- 7}) \times (200 - 0) / 50 \times 10^{- 2} = 3.16 watt$

غرفة لها نافذة زجاجية ذات طبقة واحدة فاذا كان طول النافذة 2.2m وعرضها 1.2m وسمكها 5mm وعلى افتراض ان درجة حرارة سطح النافذة الزجاجية داخل الغرفة 22ºC ودرجة حرارتها

من الخارج 3ºC احسب المعدل الزمني لأنتقال الطاقة الحرارية من الغرفة علمًا ان معامل التوصيل الحراري للزجاج 0.8W/m. ºC؟

المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية = معامل التوصيل الحراري ×مساحة المقطع العرضي ×الانحدار الحراري

$\begin{aligned} H = kA \frac{Δ T}{L} \\ H = KA (T_{2} - T_{1}) / L \\ H = 0.8 \times (2.2 \times 1.2) \times (22 - 3) / 0.005 \Rightarrow H = 8026 watt \end{aligned}$

تطبيقات على التوصيل الحراري

استعمال المعادن لصناعة اواني الطبخ.

استعمال مواد عازلة للمقابض في اواني الطبخ.

العزل الحراري عند بناء البيوت وذلك باستعمال مواد عازلة مثل الهواء والزجاج وغيرها من المواد. او قد يستعمل جدار مكون من طبقتين لهما سمكان مختلفان $L_{2} L_{1}$ ولهما معامل توصيل مختلف. يعمل على العزل الحراري. وينفس الفكرة يصنع قنينة الترموس اذ يصنع من طبقة داخلية من البلاستيك وخارجية من البوليسترين. لتقليل تسرب الحرارة.

اذا وضع قالب من الثلج في صندوق من الالمنيوم ووضع قالب آخر مماثل للأول في صندوق من الخشب. فاي القالبين ينصهر اولًا في درجة حرارة الغرفة.

قالب الثلج الموضوع في صندوق الالمنيوم لأن معامل التوصيل الحراري للألمنيوم أكبر من معامل التوصيل الحراري للخشب فيكون الالمنيوم ذو نقل وتسريب للحرارة الى الثلج أكبر. فينصهر أولًا.

انتقال الحرارة بطريقة الحمل

ان جزيئات المادة نفسها تتحرك وتنتقل من مكان الى اخر والحمل الحراري يحصل فقط في الموائع ولايحصل في المواد الصلبة.

مثال ذلك مدفأة موضوعة في أحد جوانب الغرفة فنجد بعد مدة من الزمن من الزمن ان الغرفة كلها تصبح دافئة وهذا دليل على انتقال الحرارة وكذلك يحصل انتقال الحرارة بطريقة الحمل في المواد السائلة.

انواع الحمل الحراري:

الحمل الحراري الطبيعي الحر: وهو الحمل الذي يحصل في بيوتنا عند وضع المدافئ. بتأثير الجاذبية الارضية حيث يكون الهواء البارد اكبر كثافة فيهبط للأسفل لان القوة الصعودية له اقل من وزنه. بينما كثافة الهواء

الساخن قليلة فيرتفع للأعلى حاملاً معه الطاقة لان القوة الصعودية له أكبر من وزنه.

الحمل الحراري الاضطراري القسري: في هذا النوع يحرض المائع على الدوران من خلال تركيب مضخة او مروحة في مجرى المائع ينشأ عنه فرق في الضغط يجبر الجزيئات على الحركة. كما يحصل في تبريد محرك السيارة حيث يعمل المحرك بتدوير مروحة ترفع الماء وتدوره. أو كما يحصل عند وضع مشعات في الارض تسخن الهواء ليصعد للأعلى .

اي من طرائق انتقال الحرارة تستعمل في تبريد محرك السيارة وضح ذلك.

يستعمل في تبريد الحمل الحراري الاضطراري القسري.

انتقال الحرارة بالإشعاع: هذا النوع من انتقال الحرارة يحصل في حالة عدم وجود وسط ناقل كما يحصل في التوصيل والحمل. لذلك تنتقل حرارة الشمس الى الارض عن طريق الاشعاع اذ لا يوجد وسط بين الشمس

والغلاف الجوي للأرض. لذلك تنتقل الطاقة بواسطة الاشعة الكهرومغناطيسية وبسرعة الضوء. والشمس تبعث الأمواج من تحت الحمراء إلى الاشعة البنفسجية وان مقدار الطاقة يعتمد على:

مساحة السطح الباعث للطاقة فعند زيادة مساحة السطح تزداد طاقة الاشعاع.

لون السطح. مثلاً السطح الاسود يشع طاقة تفوق كثيراً معدل اشعاع السطح ذو اللون الفاتح.

درجة الحرارة. الاجسام تشع طاقة على شكل موجات كهرومغناطيسية يمكن رؤيتها من الاحمر الى الابيض اذا كانت درجة حرارتها مرتفعة بينما تكون هذه الاشعاعات غير مرئية اذا كانت درجة حرارتها منخفضة فانها تشع الموجات تحت الحمراء.

ان الاجسام جيدة الاشعاع هي في نفس الوقت جيدة الامتصاص: ان مقدار الطاقة الحرارية الممتصة تختلف باختلاف ما يلي:

نوع المادة

لون المادة

مدى صقلها

تطبيقات انتقال الحرارة بطريقتي الحمل والاشعاع:

البيوت البلاستيكية ( بطريقة الاشعاع ).

السخان الشمسي ( بطريقة الاشعاع ).

التدفئة المركزية ( بطريقتي الحمل والاشعاع ).

التصوير الليلي بالاشعاع تحت الحمراء ( طريقة الاشعاع ).

التلوث الحراري: وهو ما يقوم به الانسان من رفع درجة حرارة البر والجو والماء فيؤدي الى خلل في التركيبة البيئية. او تلوث المياه أو الجو بالمداخن او الفضلات التي تطرحها المحطات النووية. فهي تتلخص في مصادر توليد الطاقة الكهربائية التي تسبب زيادة الحرارة في المياه والجو.

محطات الطاقة النووية.

الصناعات النفطية والمصافي التي تلوث الجو والانهار.

س 1:

اختر العبارة الصحيحة لكل مما ياتي:
1. حينما يبدا الماء بالتحول من حالة الى اخرى فان، درجة حرارته:

ترتفع بمقدار درجة سيليزية واحدة.

تتغير باستمرار.

تنخفض بمقدار درجة سيليزية واحدة ثم تثبت حتى تتحول كمية الماء جميعها.

تبقى ثابتة حتى تتحول كمية الماء جميعها.

2. عند اتصال الجسم الاول الذي درجة حرارته T₁ مع الجسم الثاني الذي درجة حرارته T2 والمعزولين حرارياً عن الوسط المحيط بهما فاذا كانت T1>T₂ فان انتقال الطاقة الحرارية بينهما يستمر الى ان تصبح:

درجة حرارة الجسم الثاني اقل من درجة حرارة الجسم الاول.

درجة حرارة الجسم الاول اقل من درجة حرارة الجسم الثاني.

عندما يصبح كلاهما عند درجة الحرارة نفسها (T). حيث T₂<T<T-

درجة حرارة الجسم الاول تصبح صفراً.

3. اذا كان المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية من زجاج شباك الغرفة الى خارجها هو H فاذا قلت مساحة وسمك الزجاج الى النصف فان المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية يساوي:
4H

2H

H

H/2

4. انتقال الحرارة في الغازات يتم بواسطة:

الاشعاع فقط
الحمل فقط
الاشعاع والحمل فقط
الاشعاع والحمل والتوصيل

5.عندما يتكثف البخار ويتحول الى سائل فان:

درجة حرارته ترتفع

درجة حرارته تنخفض

يمتص حرارة

يبعث حرارة

6. انتقال الحرارة في الفراغ يتم بوساطة:

الاشعاع فقط

الحمل فقط

الاشعاع والحمل فقط

الاشعاع والحمل والتوصيل

7. عند ثبوت كل من الكتلة ودرجة الحرارة فان كمية الحرارة لجسم تتوقف على:

حجم الجسم

شكل الجسم

نوعية مادة الجسم

كل الاحتمالات السابقة

8. عند تحول المادة من حالة السيولة الى الحالة الغازية عند درجة حرارة الغليان يلزم تزويدها بكمية من الحرارة تساوي:

حاصل ضرب كتلة المادة × الحرارة الكامنة للتبخر × درجة الحرارة.

حاصل ضرب كتلة المادة × فرق درجات الحرارة.

كمية الحرارة الكامنة للتبخر.

حاصل ضرب كتلة المادة × الحرارة الكامنة للتبخر.

س 2:

اجب عن الاسئلة التالية:

1. ثلاث قضبان من النحاس والفولاذ والالمنيوم متساوية في الطول عند درجة حرارة 0C أي منهما سيكون اطول عند درجة حرارة 2500C؟

خلال جدول معامل التمدد الطولي نجد ان اكبر معامل تمدد طولي للالمنيوم ثم النحاس ثم الفولاذ . أي ان الالمنيوم سيكون هو الاطول والنحاس اقصر والفولاذ الاكثر قصراً.

2. تضاف قضبان الفولاذ للاسمنت المسلح في الابنية لتقويته فلماذا يعد الفولاذ مناسبا لتقوية الاسمنت؟

لان معامل التمدد للاسمنت والفولاذ متساوي $2 \times 10^{- 6} (\frac{1}{2})$

3. لماذا ينصح بعدم فتح غطاء المشع الحراري الا بعد ان يبرد محرك السيارة؟ فسر ذلك؟

ان الماء الملامس للمحرك يسخن وقد تكون درجة حرارته اكبر من 100 سليزي فيتحول جزء منه الى بخار مما يؤدي الى توليد ضغط داخل المشع فاذا فتح الغطاء فسوف يخرج البخار والماء الحار بوجه الشخص لذلك يجب ان تنتظر لكي يتكثف البخار ويبرد الماء حيث ان حرارة الماء داخل المشع الحراري حار جداً.

4. تدهن الانابيب في السخان الشمسي بطلاء اسود؟ لماذا؟

وذلك لان الجسم الاسود ممتص جيد للحرارة . مما يساعد في تسخين الماء بسبب زيادة الطاقة الشمسية الممتصة من قبل الجسم الاسود.

5. الماء الذي في كاس الالمنيوم يتجمد قبل الماء في كاس الزجاج عند وضعهما في مجمد الثلاجة؟

لان الحرارة النوعية للالمنيوم أكبر من الحرارة النوعية للزجاج لانه موصل جيد يفقد الحرارة بسرعة ويمتصها بسرعة.

6. حينما تلمس قطعتان احدهما من حديد والاخرى من خشب عند درجة الصفر السيليزي نشعر بان الحديد ابرد من الخشب. ما سبب ذلك؟

لان الحديد اجود توصيلاً للحرارة من الخشب فيكتسب الحديد حرارة اليد فتشعر ببرودته.

7. يصب الماء الساخن على غطاء علبة الزجاج التي تحتوي اطعمة معينة لكي نتمكن من فتحها بسهولة؟

لان الغطاء يتمدد أكثر من تمدد الزجاج لان معامل التمدد الحراري للغطاء اكبر من الزجاج فيتمدد فيسهل فتحها.

1. قطعة من الذهب كتلتها 100g ودرجة حرارتها 25ºC وحرارتها النوعية 129J/Kg.0C احسب:

a. السعة الحرارية للقطعة

السعة الحرارية = الكتلة × الحرارة النوعية

M الكتلة

Cp الحرارة النوعية

$\begin{aligned} C = m ℂ_{p} \\ C = 0.1 \times 129 \end{aligned}$

b. درجة حرارة قطعة الذهب اذا زودت بكمية من الحرارة مقدارها 516Joule

كمية الحرارة - الكتلة × الحرارة النوعية × الفرق بدرجات الحرارة

$\begin{matrix} Q = m C_{p} (T 2 - T 1) \Rightarrow 516 = 0.1 \times 129 Δ T \\ Δ T = \frac{516}{12.9} = 40^{\circ} C \to Δ T = T_{2} - T_{1} \\ 40 = T_{2} - T_{1} \to t_{2} = 40 + 25^{\circ} \end{matrix}$

$T_{2} = 65^{\circ} C$

2. ماهي كمية الحرارة التي فقدتها كتلة 160g من بخار ماء بدرجة 1000C حين اصبح الماء بدرجة 20C؟

عندما يتكثف البخار يعطي الحرارة الكامنة للتبخير ومقدارها L_V الحرارة الكامنة للتبخير $Q = {ml}_{v}$

كمية الحرارة الكتلة × الحرارة الكامنة للتبخير ( للتصعيد )

نضرب الحرارة الكامنة للتبخير × 1000 لكي نحولها الى جول 1000 × 2260 وليس كيلو جول

$Q = 0.160 \times 2260 \times 1000$

$Q_{1} = - 3616100$ وهو فقدان لانه تكثيف لذلك نضع علامة سالب

عندما يبرد الى 20C يعطي $Q_{2} = m Cp Δ T$

كمية الحرارة = ك × الحرارة النوعية × التغير بدرجة الحرارة

$\begin{matrix} Q_{2} = 0.160 \times 4200 \times (100 - 20) \\ Q_{2} = 672 \times 80 = - 53760 J \end{matrix}$

كمية الحرارة الكلية المفقودة = مجموع $Q_{2} + Q_{1}$

$Qtotal = - 3616100 + (- 53760) = - 415360$

3. اناء سعته الحرارية 50Joule / C يحتوي 0.5kg ماء درجة حرارته 100C اضيف الى الماء الموجود في الاناء كمية من الماء الساخن كتلتها 1kg، في درجة الحرارة 800C كم تصبح درجة حرارة

الخليط النهائية؟

كمية الحرارة المكتسبة = كمية الحرارة المفقودة

المكتسب هو المسعر والماء = - الفاقد هو الماء الحار

$Q_{1} + Q_{2} = Q_{3}$

Q₁ كمية الحرارة التي يكتسبها المسعر

َQ₂كمية الحرارة التي يكتسبها الماء

Q₃ كمية الحرارة التي يفتقدها الماء الحار

$ℂ Δ T + m ℂ_{p} Δ T = m ℂ_{p} Δ T$

$50 (T_{2} - 10) + 0.5 \times 4200 (T_{2} - 10) = 1 \times 4200 \times (80 - T_{2}) 50 T_{2} - 500 + 2100 T_{2} - 21000 = 336000 - 4200 T_{2} 50 T_{2} + 2100 T_{2} + 4200 T_{2} = 336000 + 500 + 21000 6350 T_{2} = 357500 T_{2} = \frac{357500}{6350} = {56.3}^{\circ} C$
4. حائط من الطابوق مساحته الجانبية 10m² وسمكه 15cm احسب المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية اذا كانت درجتا الحرارة الجانبية لهما T₁=20C ,T₂=10C لاحظ الشكل المجاور

علماً ان معامل التوصيل الحراري للطابوق 0.63watt / m.C؟

المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية = معامل التوصيل الحراري × مساحة المقطع العرضي x الانحدار الحراري

H: المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية.

k: معامل التوصيل الحراري ان الانحدار الحراري ( $Δ T$ درجتا الحرارة الجانبية ، L سمك الحائط )

$\begin{matrix} A = 10 m^{2} L = 15 cm = 0.15 m H = 0.63 \times 10 \times \frac{20 - 10}{0.15} \\ H = 6.3 \times \frac{10}{0.15} = \frac{63}{0.15} ∴ H = 420 watt \end{matrix}$

5. عند تسخين ثلاث كميات من الماء كتلتها m₁= 0.5kg و m₂=0.1kg و m₃=1kg على مواقد حرارية متماثلة لمدة ثلاث دقائق أي الكتل ترتفع درجة حرارتها أكثر، ولماذا؟

كتلة الماء الاقل ( 0.1 كيلوغرام ) هو الذي يسخن اكثر وتكون درجة حرارته اعلى لأنه بثبوت كمية الحرارة المعطاة. كلما قلت الكتلة زادت درجة حرارتها. لان $Q = m ℂ_{p} Δ T$ اي ان العلاقة بين m الكتلة ودرجة الحرارة التناسب عكسي بثبوت كمية الحرارة.

6. تم تسخين ولنفس المدة كمية من الماء كتلها 0.5kg وكمية من الزيت لها نفس الكتله، اي الجسمين يسخن اكثر؟ ولماذا؟

يسخن اكثر الذي له حرارة نوعية اقل اذ بثبوت كمية الحرارة المعطاة. كلما قلت الحرارة النوعية للمادة C_p زادت درجة حرارة الجسم فيسخن الزيت اكثر لان C_p له اقل.

$\begin{array}{r} m_{w} = m_{oil} \\ Q_{water} = Q_{oil} \\ m_{w} \times {Cp}_{w} \times {ΔT}_{w} = m_{oil} \times {Cp}_{oil} \times {ΔT}_{oil} \\ \frac{C p_{water}}{C p} = \frac{Δ T_{oil}}{Δ T} \end{array}$

وبما أن C_pwater أكبر من C_Poll فيكون: $\frac{Δ T_{oil}}{Δ T_{water}}$ أكبر من الواحد اي ان: $Δ T_{oil}$ اكبر من $Δ T_{water}$ اي يسخن الزيت اكثر.

7. ما كمية الحرارة التي تكتسبها كمية من الماء كتلتها 200g عندما ترتفع درجة حرارتها من 20C الى 80C؟

$Q = m C_{p} (T_{2} - T_{1}) \Rightarrow Q = 0.200 \times 4200 \times (80 - 20)$

$Q = 0.200 \times 4200 \times 60$ $Q = 50400 J \Rightarrow$

8. ما كمية الحرارة التي يفقدها جسم من النحاس كتلته 500g عندما تنخفض درجة حرارته من 750C الى 25C؟

$\begin{matrix} Q = m ℂp (T_{2} - T_{1}) \\ Q = 0.500 \times 387 \times (25 - 75) \\ Q = 0.5 \times 387 \times - 50 \\ Q = - 9675 J \end{matrix}$

9. ما درجة الحرارة النهائية لكمية من الماء كتلتها 300g ودرجة حرارتها الابتدائية 20C عندما تكتسب كمية من الطاقة الحرارية مقدارها 37800J؟
$\begin{matrix} ℚ = m ℂp (T_{2} - T_{1}) \\ 37800 = 0.3 \times 4200 \times (T_{2} - 20) \\ 37800 = 1260 T_{2} - 25200 \\ 37800 + 25200 = 1260 T_{2} \\ T_{2} = \frac{63000}{1260} = 50^{\circ} C \end{matrix}$

10. وضعت كمية من الماء كتلتها 0.5kg ودرجة حرارته 20C في لوحة قوالب الثلج ثم ادخلت في قسم التجميد العلوي في الثلاجة. ما مقدار الطاقة الواجب ازالتها من الماء لتحويله الى مكعبات ثلجية بدرجة حرارة 5C-.

لتحويل الماء من درجة حرارة 20 سليزس الى الصفر

$\begin{matrix} Q = m C_{p} (T_{2} - T_{1}) \\ Q = 0.5 \times 4200 \times (0 - 20) \\ Q_{1} = 2100 \times - 20 = - 42000 J \end{matrix}$

ولتحويلة من ماء بدرجة الصفر الى جليد كذلك في الصفر

$Q_{2} = m_{m}$

$ℚ_{2} = - 0.5 \times 335 \times 1000$

الاشارة السالبة لانها فقدت حرارة $Q_{2} = - 167500 Joul$

ولتحويلة من جليد في الصفر الى جليد -5

$\begin{matrix} Q = m ℂ (T_{2} - T_{1}) \\ ℚ_{3} = 0.5 \times 2093 \times (- 5 - 20) \\ Q_{3} = 1046.5 \times - 5 \\ Q_{3} = - 5232.5 \end{matrix}$

وكمية الحرارة هي المجموع

$Q_{3} + Q_{2} + Q_{1}$

$\begin{matrix} Q_{Total} = - 42000 - 167500 - 5232.5 \\ Q_{Total} = - 214732.5 Joul \end{matrix}$

حلول أسئلة الصف الرابع الإعدادي

حل اسئلة رياضيات - علوم - عربي وجميع الكتب والمواد الأخرى

فايسبوك

واتساب

تيليجرام

طباعة

حلول أسئلة الصف الرابع الإعدادي

الفصل الرابع: الخصائص الحرارية للمادة

أحسب كمية الحرارة اللازمة لتحويل قطعة من الجليد كتلتها 25g بدرجة حرارة 0c الى ماء عند درجة الحرارة نفسها.

احسب كمية الحرارة اللازمة لتحويل 2kg من الجليد بدرجة 15c- الى ماء بدرجة حرارة 25c علمًا ان الحرارة النوعية للماء 4200J / Kg ° C والحرارة الكامنة لانصهار الجليد عند 0C هي 335KJ / Kg

والحرارة النوعية للجليد تساوي 2093J / Kg ° C

ولحساب كميات الحرارة التي تم تزويد الجليد بها حتى اصبح ماء بدرجة حرارة 25ºC يساوي:

Qtotal = Q1+ Q2+ Q3

= 62790 + 670000 + 210000

كمية الحرارة الكلية

Qtotal =942790Joule

التبخر: هو تصاعد جزيئات السائل التي في السطح بعد ان تكسب طاقة كافية من المحيط لتفك ارتباطها بالسائل وتصبح بخار. لذا يبرد الجسم المحيط به.

الغليان: هو تحول السائل الى بخار سريع تحدث في جميع اجزاء السائل في درجة حرارة معينة تسمى درجة الغليان.

ولكل مادة درجة غليان خاصة بها. عند ضغط جوي معين.

الحرارة الكامنة للتبخر: كمية الحرارة اللازمة لتحويل وحدة الكتل من المادة من حالة السيولة الى الحالة الغازية عند درجة الغليان.

كمية الحرارة اللازمة لتحويل السائل الى بخار في نفس الدرجة = الكتلة × الحراراة الكامنة للتصعيد.

Q: كمية الحرارة

M: الكتلة

L: الحرارة الكامنة للتبخر وحداتها KJ / Kg

ترتفع درجة حرارة الجو تدريجيًا ويبطيء مع استمرار البرد ( الوفر )؟

لانه عند انجماد الماء فانه يمنح حرارة الى الجو.

يرى الانسان زفيره في ايام الشتاء الباردة؟

Qtotal =Q1+Q2+Q3=mcT2−T1+mLv+mcT3−T2=3×4200×(100−20)+3×2260×103+3×2010×(110−100)=1008000+6780000+60300Ototal =(7848300) Joule

طرائق انتقال الحرارة:

التوصيل

الحمل

الاشعاع

الانحدار الحراري: مقدار التغير في درجة حرارة الموصل في كل متر من طوله حينما تنتقل الحرارة عمودياً على مساحة مقطعه العرضي.

الانحدار الحراريفرق درجات الحرارةطول الجسم=ΔTL

ما العلاقة بين انسياب الطاقة والانحدار الحراري؟

كلما زاد الانحدار الحراري يزداد مقدار انسياب الطاقة الحرارية.

المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية = معدل التوصيل الحراري × مساحة المقطع العرضي × الانحدار الحراري.

او H=KAATL

H: المعدل الزمني لانتقال الطاقة الحرارية بالتوصيل ووحداتها ( واط ).

A: مساحة المقطع ووحداتها m2

ΔT: الفرق بدرجات الحرارة.

l: طول الساق ( او سمكه ).

K: معامل التوصيل الحراري ووحداته watt / m.° C

ملاحظة: المواد الصلبة المختلفة لها معاملات توصيل ( K ) حرارية مختلفة.

يستعمل رجال الاطفاء خوذة على الرأس مصنوعة من النحاس الاصفر بدلاً من خوذة مصنوعة من النحاس الاحمر.

ساق من الحديد طوله 50cm ومساحة مقطعه 1cm2 وضع احد طرفيه على لهب درجة حرارته 200ºC ووضع طرفه الاخر في جليد مجروش 0ºC اذا كان الساق مغلفا بمادة عازلة علمًا ان معامل التوصيل

الحراري للحديد يساوي 79watt/m.ºC، احسب:

1. الانحدار الحراري؟

2. المعدل الزمني لانسياب الطاقة الحرارية؟

غرفة لها نافذة زجاجية ذات طبقة واحدة فاذا كان طول النافذة 2.2m وعرضها 1.2m وسمكها 5mm وعلى افتراض ان درجة حرارة سطح النافذة الزجاجية داخل الغرفة 22ºC ودرجة حرارتها

من الخارج 3ºC احسب المعدل الزمني لأنتقال الطاقة الحرارية من الغرفة علمًا ان معامل التوصيل الحراري للزجاج 0.8W/m. ºC؟

تطبيقات على التوصيل الحراري

استعمال المعادن لصناعة اواني الطبخ.

استعمال مواد عازلة للمقابض في اواني الطبخ.

اذا وضع قالب من الثلج في صندوق من الالمنيوم ووضع قالب آخر مماثل للأول في صندوق من الخشب. فاي القالبين ينصهر اولًا في درجة حرارة الغرفة.

انتقال الحرارة بطريقة الحمل

ان جزيئات المادة نفسها تتحرك وتنتقل من مكان الى اخر والحمل الحراري يحصل فقط في الموائع ولايحصل في المواد الصلبة.

انواع الحمل الحراري:

الساخن قليلة فيرتفع للأعلى حاملاً معه الطاقة لان القوة الصعودية له أكبر من وزنه.

اي من طرائق انتقال الحرارة تستعمل في تبريد محرك السيارة وضح ذلك.

يستعمل في تبريد الحمل الحراري الاضطراري القسري.

مساحة السطح الباعث للطاقة فعند زيادة مساحة السطح تزداد طاقة الاشعاع.

لون السطح. مثلاً السطح الاسود يشع طاقة تفوق كثيراً معدل اشعاع السطح ذو اللون الفاتح.

ان الاجسام جيدة الاشعاع هي في نفس الوقت جيدة الامتصاص: ان مقدار الطاقة الحرارية الممتصة تختلف باختلاف ما يلي:

نوع المادة

لون المادة

مدى صقلها

تطبيقات انتقال الحرارة بطريقتي الحمل والاشعاع:

البيوت البلاستيكية ( بطريقة الاشعاع ).

السخان الشمسي ( بطريقة الاشعاع ).

التدفئة المركزية ( بطريقتي الحمل والاشعاع ).

التصوير الليلي بالاشعاع تحت الحمراء ( طريقة الاشعاع ).

محطات الطاقة النووية.

الصناعات النفطية والمصافي التي تلوث الجو والانهار.

س 1:

اختر العبارة الصحيحة لكل مما ياتي: 1. حينما يبدا الماء بالتحول من حالة الى اخرى فان، درجة حرارته:

ترتفع بمقدار درجة سيليزية واحدة.

تتغير باستمرار.

تنخفض بمقدار درجة سيليزية واحدة ثم تثبت حتى تتحول كمية الماء جميعها.

تبقى ثابتة حتى تتحول كمية الماء جميعها.

درجة حرارة الجسم الثاني اقل من درجة حرارة الجسم الاول.

درجة حرارة الجسم الاول اقل من درجة حرارة الجسم الثاني.

عندما يصبح كلاهما عند درجة الحرارة نفسها (T). حيث T2<T<T-

درجة حرارة الجسم الاول تصبح صفراً.

2H

H

Q_total= Q₁+ Q₂+ Q₃

$\begin{aligned} Q_{total} = Q_{1} + Q_{2} + Q_{3} \\ = m c (T_{2} - T_{1}) + m L_{v} + m c (T_{3} - T_{2}) \\ = 3 \times 4200 \times (100 - 20) + 3 \times 2260 \times 10^{3} + 3 \times 2010 \times (110 - 100) \\ = 1008000 + 6780000 + 60300 \\ O_{total} = (7848300) Joule \end{aligned}$

الانحدار الحراري $\frac{فرق درجات الحرارة}{طول الجسم}$ = $\frac{Δ T}{L}$

او $H = KA \frac{A T}{L}$

A: مساحة المقطع ووحداتها m²

$Δ T$ : الفرق بدرجات الحرارة.

ساق من الحديد طوله 50cm ومساحة مقطعه 1cm² وضع احد طرفيه على لهب درجة حرارته 200ºC ووضع طرفه الاخر في جليد مجروش 0ºC اذا كان الساق مغلفا بمادة عازلة علمًا ان معامل التوصيل

اختر العبارة الصحيحة لكل مما ياتي:
1. حينما يبدا الماء بالتحول من حالة الى اخرى فان، درجة حرارته:

عندما يصبح كلاهما عند درجة الحرارة نفسها (T). حيث T₂<T<T-

الاشعاع فقط
الحمل فقط
الاشعاع والحمل فقط
الاشعاع والحمل والتوصيل

عندما يتكثف البخار يعطي الحرارة الكامنة للتبخير ومقدارها L_V الحرارة الكامنة للتبخير $Q = {ml}_{v}$

$Q = 0.160 \times 2260 \times 1000$

$Q_{1} = - 3616100$ وهو فقدان لانه تكثيف لذلك نضع علامة سالب