مذكرة فيزياء للصف الحادي عشر علمي الفصل الثاني دفتر المتابعة نقدمها لكم بأسلوب سهل وممتع للقارئ والمتعلم
العلاقة بين درجة الحرارة والطاقة الحركية :
درجة حرارة الجسم تحدد من متوسط الطاقة الحركية للجزيء الواحد ولا تعتبر مقياساً ل مجموع طاقات الحركة لجميع الجزيئات
في الغازات المثالية تتناسب درجة الحرارة مع متوسط متوسط الطاقة الحركية للجزيء الواحد سواء كانت الحركة في خط مستقيم أو منحني
| وجه المقارنة | درجة الحرارة ( T) | الحرارة أو الطاقة الحرارية ( Q) |
| التعريف | كمية فيزيائية تحدد مدى سخونة الجسم أو برودته عند مقارنته بمقياس معياري | سريان الطاقة من جسم له درجة حرارة مرتفعة إلى جسم له درجة حرارة أقل |
| علاقتها بكتلة المادة | لا تتوقف على كتلة المادة | الحرارة تتناسب طردياً مع كتلة المادة |
| ارتباطها بالطاقة الحركية | متوسط طاقة حركة للجزيء الواحد | مجموع الطاقة الحركية لكل الجزيئات |
| وحدات القياس |  |  |
في الشكل المقابل :
إناء ( A ) يحتوي على لترين وإناء ( B ) يحتوي على لتر من الماء ولهما درجة حرارة واحدة :
أ - قارن بين كمية الطاقة الحرارية لكل منهما :
الطاقة الحرارية في الإناء ( A ) ضعف الطاقة الحرارية في الإناء ( B )
ب - قارن بين متوسط طاقة حركة الجزيء الواحد لكل منهما :
متساويان
ج - ماذا تستنتج :
درجة حرارة الجسم تحدد من متوسط الطاقة الحركية للجزيء وليس مجموع طاقات الحركة لجميع الجزيئات
في الشكل المقابل : الإناءين يكتسبان نفس القدر من الطاقة الحرارية :
أ - أيهما ترتفع درجة حرارته أكثر :
الإناء ( B )
ب - بم تفسر إجابتك :
التغير في درجة الحرارة يتناسب عكسياً مع كتلة الجسم أو الطاقة الحرارية تتوزع على عدد جزيئات أقل في الإناء( B )
قياس درجة الحرارة :
لقياس درجة الحرارة نستخدم الترمومتر ويتكون من خيط سائل من الكحول الملون أو الزئبق
الصفر المطلق : درجة الحرارة التي تنعدم عندها الطاقة الحركية لجزيئات المادة نظرياً
علل الطاقة الحركية للأجسام تساوي صفر عند درجة حرارة الصفر المطلق :
لأن جزيئات المادة تكون في حالة سكون
درجة الصفر المطلق يساوي 273- على تدريج سيلسيوس ويساوي459.4 - على تدريج فهرنهايت
مثال : جسم الإنسان درجة حرارته (37 سيلسيوس ) أحسب :
أ - درجة حرارته على تدريج كلفن TK=310K
ب - درجة حرارته على تدريج فهرنهايت TF=98.6F
التلامس الحراري :
ماذا يحدث : عند تلامس جسمين لفترة أحدهما ساخن والآخر بارد :
تنتقل الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد
** هناك خطأ شائع أن الأجسام تحتوي على حرارة فقط ولكنها تحتوي على أشكال متعددة من الطاقات
** ينعدم انتقال الطاقة الحرارية بين جسمين عند تساوي درجة الحرارة للأجسام المتلامسة
** لا تسري الحرارة تلقائيا من جسم بارد إلى جسم ساخن مثل الماء لا يمكنه صعود قمة التل
** يعتمد سريان الحرارة بين جسمين على درجة الحرارة وليس على الطاقة الحرارية
لديك مسمار حديدي درجة حرارته (200C) وحوض سباحة يحوي ماء درجة حرارته ( 30C) :
أ - أيهما له طاقة حرارية أكبر ولماذا :
الطاقة الحرارية أكبر في حمام السباحة لأن الطاقة الحركية الكلية لجزيئات الماء في الحوض أكبر بكثير من الطاقة الحركية الكلية لجزيئات المسمار
ب - ماذا يحدث لسريان الحرارة إذا تم إلقاء المسمار في حمام السباحة :
تسري الحرارة من المسمار الساخن إلى الماء البارد
ج - ماذا تستنتج ؟
يعتمد سريان الحرارة بين جسمين على درجة الحرارة وليس على الطاقة الحرارية
الاتزان الحراري :
حالة يكون فيها الأجسام المتلامسة لها نفس سرعة كل جزيء
أو حالة يكون فيها الأجسام المتلامسة لها نفس درجة الحرارة
ماذا يحدث : عند إفراغ كوب ماء مغلي في وعاء يحتوي لتر من الماء درجة حرارته ( 212F) :
لا تتغير درجة حرارة الوعاء لأن ماء الكوب والماء في الوعاء في حالة اتزان حراري
علل لما يأتي :
1 -عند الإصابة بحرق خارجي طفيف ينصح بوضع موضع الحرق تحت ماء بارد أو وضع ثلج عليه :
بسبب انتقال الحرارة من الجسم الساخن إلى الماء البارد مما يخفف الشعور بالألم
2 - عندما نستخدم الترمومتر لقياس درجة حرارة مادة معينة فإنه يجب الانتظار حتى تثبت قراءته :
حتى يصل الترمومتر إلى حالة اتزان حراري مع الجسم وتتساوى درجة حرارتهما
3 - الترمومتر يقيس درجة حرارة نفسه :
لأن الترمومتر يصل إلى حالة اتزان حراري مع الجسم
4 - يكون حجم الترمومتر أصغر بكثير من حجم المادة المراد قياس درجة حرارتها :
حتى لا تؤثر الحرارة التي يمتصها الترمومتر على درجة حرارة الجسم
5 - أيا كان حجم الترمومتر الذي تقاس به درجة حرارة الهواء الجوي أو مياه البحر فإن قراءته تكون دقيقة :
لأن كمية الحرارة التي يمتصها الترمومتر لا تؤثر على درجة حرارة الهواء أو ماء البحر
6- عند استخدام ترمومتر في قياس قطرة من سائل ما فإن قراءته تكون غير دقيقة :
لأن كمية الحرارة التي يمتصها الترمومتر تؤثر على درجة حرارة قطرة السائل
7 - قد تنتقل الحرارة من جسم مجموع الطاقة الحركية لجزئياته أقل الى جسم أخر مجموع الطاقة الحركية لجزيئاته أكبر :
لأن سريان الحرارة بين جسمين يعتمد على درجة الحرارة وليس على الطاقة الحرارية
ثلاث أواني حيث الإناء الأول يحوي ماء دافئ والإناء الثاني يحوي ماء بارد والإناء الثالث يحوي ماء صنبور ضع يدك اليمنى في الماء الدافئ ويدك اليسرى في الماء البارد ثم يديك في ماء الصنبور ثم أجب :
أ ) ما إحساسك في اليد اليمنى ؟ مع التفسير ؟
تحس اليد اليمنى بالبرودة لأنها تفقد حرارة
ب ) ما إحساسك في اليد اليسرى ؟ مع التفسير ؟
تحس اليد اليسرى بالدفء لأنها تكتسب حرارة
ج) ماذا تستنتج ؟
تسري الحرارة من الجسم الساخن إلي الجسم البارد
الطاقة الداخلية :
مجموعة من الطاقات تشمل الطاقة الحركية الدورانية للجزئيات والطاقة الحركية الداخلية للذرات وطاقة الوضع بين الجزيئات
ماذا يحدث في الحالات الآتية :
1 - عندما تمتص مادة معينة كمية من الحرارة ولم تتحول إلى حالة أخرى :
تزداد طاقة الحركة الاهتزازية للجزئيات وترتفع درجة حرارتها
2 - عندما تمتص مادة معينة كمية من الحرارة وتحولت إلى حالة أخرى :
لا تزداد طاقة الحركة الاهتزازية للجزئيات وتستخدم الطاقة المكتسبة في تحويل المادة من حالة إلى حالة أخرى
ما المقصود بكل من :
1- السعة الحرارية النوعية للماء =4200J/KG.K :
كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلو جرام واحد من المادة درجة واحدة سلسيوس 4200J
2- السعة الحرارية لجسم = 200J/K :
كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة مادة كتلتها M درجة واحدة سلسيوس 200J
علل لما يأتي :
1 - يمكن اعتبار أن السعة الحرارية النوعية هي قصور ذاتي حراري :
لأنها تعبر عن ممانعة الجسم للتغير في درجة حرارته
2 - تستطيع إزالة غطاء الألومنيوم عن صينية الطعام بإصبعك ولكن لا تستطيع لمس الطعام الموجود فيها :
لأن الطاقة الحرارية المختزنة في الطعام أكبر لأن السعة الحرارية النوعية للطعام أكبر
3 - البصل المطهو لا يمكن أكله فوراً لسخونته الشديدة في حين أن البطاطا المطهوة يمكن أكلها فور طهوها :
لأن الطاقة الحرارية المختزنة في البصل أكبر لأن السعة الحرارية النوعية للبصل أكبر
4 - يحتاج جرام الماء إلى سعر واحد لرفع درجة حرارته درجة سلسيوس بينما يحتاج جرام الحديد إلى 1/8 هذه الكمية أو تمتص كتلة من الماء كمية من الطاقة أكبر من التي تمتصها كتلة مساوية من الحديد لترتفع نفس درجة الحرارة :
لأن الماء له سعة حرارية نوعية عالية ويختزن الحرارة لفترة زمنية طويلة وبالتالي يسخن ببطء ويبرد ببطء
5 - يعتبر الماء سائلاً مثالياً للتبريد والتسخين أو يستخدم الأجداد زجاجات الماء الحارة لتدفئة أقدامهم في أيام الشتاء :
لأن الماء له سعة حرارية نوعية عالية ويختزن الحرارة لفترة زمنية طويلة وبالتالي يسخن ببطء ويبرد ببطء