الفصل الخامس الطاقة الحرارية (الدرس الاول: درجة الحرارة والطاقة الحرارية ).

درجة الحرارة والطاقة الحرارية

درجة الحرارة(T):صفة من صفات المادة تحدد انتقال الحرارة من الجسم أو اليه عند التلامس (اي من الاكثر حرارة الى اقل حرارة ).

تعريف اخر بناء على مفهوم الطاقة: هي مقياس للطاقة الداخلية للجسم.

الطاقة الحرارية:هي كمية الحرارة التي يكتسبها الجسم فيسخن او تفقدها فيبرد.

تعريف اخر بناء على مفهوم الطاقة:هي مجموع طاقتيي الحركة والوضع.

اجهزة قياس درجة الحرارة:يستخدم مقياس درجة الحرارة موازين تسمى ترمومترات .

فكرة عملها:تعتمد على خاصية تغير الحجم بتغير درجة الحرارة .

انواع مقياس الحرارة:

وجه المقارنة	سلسيوس"c"	كالفن "K"	فهونهايت"F"
درجة تجمد الماء	0	273.15	32
درجة غليان الماء	100	373.15	212
درجة الدرجات	100 شرطة	100 شرطة	180 شرطة

*التحويل من C الى K والعكس:

Tk=Tc+273.15

الواجب ص142
س:حول درجات الحرارة الاتية من مقياس كلفن الي مقياس سلسيوس:
A:115K
ج: Tk=Tc+273.15
115=Tc+273.15
 -273.15       -273.15 
Tc=-158.15

كمية الحرارة المفقودة أو المكتسبة تتأثر بعدة عوامل منها:

1- كتلة الجسم (M)

2-التغير في درجة الحرارة(T△)

3-نوع المادة (السعة الحرارية النوعية C )

القانون:

Q=MC△T

اشتقاق وحدة قياس السعة الحرارية :

M△T /Q=MC△T/M△T

C=Q/M△T

=j/kg.c

السعة الحرارية النوعية(C): هي كمية الحرارة التي يكتسبها 1kg من الجسم لترتفع درجة حرارته 1c.j/kg.c

ملاحظات هامة:

1- يعتمد مقدار الزيادة في درجة الحرارة على كلا من كتلة الجسم و انواع المادة .(السعة الحرارية النوعية).

2-عندما يكتسب الجسم حرارة فتزداد طاقته الحرارية(تصبح الطاقة الحراربة موجبة).

3-عندما يفقد الجسم حرارة تقل طاقته الحرارية(تصبح الطاقة الحرارية سالبة ).

4-الطاقة الحرارية المفقودة = الطاقة الحرارية المكتسبة من مبدأ قانون حفظ الطاقة.

Q=Q 

5- سعة الحرارية النوعية للماء عالية جداً لأنه يدخل في تركيب كل شئ على وجه الارض.

المسعر:هي أداة تستخدم لقياس التغير في الطاقة الحرارية وهو معزول دائماً.

مبدأ عملها : يعتمد مبدأ عملها على حفظ الطاقة في النظام المغلق و المعزول تركيبته.

مثال تطبيقي :
خلطت عينة ماء كتلتها g2^10*2.00 ودرجة حرارتها 80.0c مع عينة ماء اخرى كتلتها g2^10*2.00 ودرجة حرارتها 10.0c . مفترضاً عدم فقدان حرارة الى المحيط الخارجي , ما درجة الحرارة النهائية للخليط؟
المعطيات:

m1=g2^10*2.00

Ti1=80c

m2=g2^10*2.00

Ti2=10

Tf=?

Q=Q-

MC△T=MC△T-

M1=2M

C1=C2

T1=∆T∆-∵

(Tf-Ti)=(Tf-Ti)-

(Tf-80)=(Tf-10)-

Tf+80=Tf-10-

80+10=Tf+Tf

90/2=2Tf/2

Tf=45

الواجب س3 ص145:
عندما تفتح صنبور الماء الساخن لغسل الاواني فإن أنابيب المياه تسخن . فما مقدار كمية الحرارة التي يمتصها انبوب ماء نحاسي كتلته 2.3g عندما ترتفع درجة حرارته من 20.00c الى 80.00c ؟
المعطيات:
m=2.3g 
Tf=80
Ti=20
Cللنحاس=385j/kg.c
Q=MC△T
(Q=MC△(Tf-Ti
=2.3*385(80-20)
=53130J
س9ص148:
وضع قالب فلزي في ماء كتلته 1.00*10^2g ودرجة حرارته 10.0c, فإذا كانت كتلتة القالب 1.00*10^2g ودرجة حرارته 100.0c وكانت درجة الحرارة النهائية للخليط 25.0c فما السعة الحرارية النوعية لمادة القالب؟
المعطيات:
m1=1*10^2
m2=1*10^2
Ti1=10
Ti2=100
Tf=25
Cللماء=4180
Q=Q-
MC△T=MC△T-
M1=M2
C2∆T2-=C1∆T1
4180(25-10)=(25-100)2C-
15*4180=(75)2C-
62700/75=75/(C2)+
C2=836J/KG.C

طرق انتقال الحرارة:
1- التوصيل تحدث في الاجسام الصلبة (تنتقل الحرارة بين الاجسام عن طريق التلامس)

مثل : استخدام الملاعق المعدنية في الطبخ 

2- الحمل : تحدث في السوائل والغازات (تنتقل الحرارة من نقطة الى اخرى او من مكان)
مثل : المكيف 

3- الاشعاع : تحدث في السوائل والغازات(تنتقل الحرارة بواسطة امواج كهرومغناطسية)
مثل: أشعة الشمس.

كيفية انتقال الحرارة بالحمل في السوائل (اي في امناطق القطبية):

يحدث تبادل حراري بين الطبقة العلوية و السفلية 
تتكرر هذه العملية عدد من المرات الى ان تصبح درجة الحرارة متساوية (اي يحدث اتزان حراري).
عندما تصبح الطبقة العلوية معرضة للهواء اكثر اي تصبح درجة حرارتها 4 مئوية, تبدأ عندها قاعدة شذوذ الماء .
أي ان الماء يتمدد بالبرودة فيصبح أكثر حجماً و أقل كثافة.
س: لماذا يطفو الجليد على سطح الماء ؟
لان كثافته قليلة
الاتزان الحراري:
هي الحالة التي يصبح عندها معدل التدفق في الطاقة الحرارية بين الجسمين متساوية(اي يكون لكلا الجسمين نفس درجة الحرارة نفسها ).