- تغير حالة المادة : تغير الشكل والطريقة التي تخزن الذرات بواسطتها الطاقة الحرارية .
- حالات المادة : الحالة الصلبة ، الحالة السائلة ، الحالة الغازية .
- درجة الانصهار : درجة الحرارة التي تتغير عندها المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة .
- درجة الغليان : درجة الحرارة التي تتغير عندها المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية .
- أثناء عملية تغير حالة المادة فإن الطاقة الحرارية المكتسبة ...
· تعمل على التغلب القوى التي تربط الجزيئات بعضها ببعض .
· لا تؤدي إلى زيادة الطاقة الحركية للجزيئات فتبقى درجة الحرارة ثابتة .
- علل : أثناء عملية انصهار المادة الصلبة تبقى درجة الحرارة ثابتة .
لان الطاقة الحرارية المكتسبة لا تؤدي إلى زيادة الطاقة الحركية للجزيئات .
- علل : أثناء عملية غليان المادة السائلة تبقى درجة الحرارة ثابتة .
لأن الطاقة الحرارية المكتسبة لا تؤدي إلى زيادة الطاقة الحركية للجزيئات .
- بعد تحول المادة الصلبة كليا إلى سائل فإن الطاقة الحرارية المكتسبة تؤدي إلى زيادة الطاقة الحركية للجزيئات فترتفع درجة حرارة السائل .
- بعد تحول المادة السائلة كليا إلى بخار فإن الطاقة الحرارية المكتسبة تؤدي إلى زيادة الطاقة الحركية للجزيئات فترتفع درجة حرارة البخار .
- الحرارة الكامنة : كمية الطاقة اللازمة لانصهار 1 kg من المادة عند درجة الانصهار .
- Q = m Hf ، حيث Q = الحرارة الكامنة لصهر الكتلة الصلبة ، m = الكتلة الصلبة من المادة ، Hf = الحرارة الكامنة لانصهار المادة الصلبة
- الحرارة الكامنة للانصهار ثابتة للمادة الواحدة
- الحرارة المفقودة عند التجمد = - الحرارة المكتسبة عند الانصهار
- الإشارة السالبة تشير إلى أن الحرارة تنتقل من المادة إلى المحيط الخارجي
- الحرارة الكامنة للتبخر : كمية الطاقة اللازمة لتبخير 1kg من المادة عند درجة الغليان .
- ميل العلاقة البيانية بين درجة حرارة المادة والحرارة التي تكتسبها هو مقلوب السعة الحرارية النوعية للمادة .
- Q = mHv ، حيث Q = الحرارة اللازمة لتبخير السائل ، m = كتلة السائل ، Hv = الحرارة الكامنة لتبخير السائل
- الحرارة المفقودة عند التكثف = - الحرارة المكتسبة عند التبخر
- الإشارة السالبة تشير إلى أن الحرارة تنتقل من المادة إلى المحيط الخارجي .
- القانون الأول للديناميكا الحرارية :
· ينص القانون الأول للديناميكا على أن التغير في الطاقة الحرارية لجسم يساوي مقدار كمية الحرارة المضافة إلى الجسم مطروحا منه الشغل الذي يبذله الجسم .
، حيث أن U = التغير في الطاقة الحرارية ، Q = الحرارة المضافة ، W = الشغل الذي يبذله الجسم .
· يعد القانون الأول للديناميكا الحرارية صياغة أخرى لقانون حفظ الطاقة
· قانون حفظ الطاقة : الطاقة لا تفنى ولا تستحدث وإنما تتغير من شكل إلى آخر
· امثلة على تحولات الطاقة :
1. المضخة اليدوية : تحول الطاقة الميكانيكية في المكبس إلى طاقة حرارية للغاز
2. محمصة الخبز : تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية .
- المحرك الحراري : أداة تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية بصورة مستمرة .
- عمل المحرك الحراري :
· يمتص الحرارة من المستودع الساخن "مصدر ذو درجة حرارة مرتفعة " .
· يحول جزء من الطاقة الحرارية الممتصة إلى شغل .
· يطرد المتبقي من الحرارة إلى المستودع البارد "مستقبل ذو درجة حرارة منخفضة "
- من أمثلة المحركات الحرارية : محرك الاحتراق الداخلي "محرك السيارة" .
- دورة محرك الاحتراق الداخلي "محرك السيارة"
· يشتعل بخار البنزين المخلوط بالهواء لإنتاج شعلة ذات درجة حرارة عالية
· تتدفق الحرارة من اللهب إلى الهواء داخل الأسطوانة
· يتمدد الهواء دافعا المكبس ومحولا الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية
· يطرد الهواء الحار ويحل محله هواء جديد ويعود المكبس إلى أعلى الأسطوانة .
- توضيح : الطاقة الحرارية الناتجة عن الاشتعال في محرك السيارة لا تتحول كلها إلى طاقة ميكانيكية حيث أن جزءا منها ينتقل إلى خارج المحرك ولا يتحول إلى شغل
- التغير في الطاقة الداخلية لمحرك السيارة عندما يعمل بصورة دائما يساوي صفرا .
- كفاءة المحرك الحراري : النسبة بين الشغل الناتج وكمية الحرارة الداخلة
- كفاءة المحرك = (W/QH) x 100 ، حيث أن W = الشغل الناتج ، QH = كمية الحرارة الداخلة
- الحرارة الضائعة = QH – W
- علل : لا تصل كفاءة المحرك الحراري إلى 100% .
لوجود حرارة مفقودة دائما .
- المبردات " الثلاجات " : أداة تعمل على انتزاع الطاقة الحرارية من الجسم الأبرد وإضافتها إلى الجسم الأسخن ببذل شغل معين .
- عمل المبردات :
· تعمل الطاقة الكهربائية على تشغيل المحرك فيبذل شغلا على الغاز فيضغطه .
· يمر الغاز داخل المبردة فيتبخر بعد أن يمتص الطاقة الحرارية منها
· ينتقل الغاز بواسطة الضاغط إلى ملفات التكثيف خلف المبردة فيبرد الغاز ويتحول إلى سائل حيث تنتقل الحرارة المفقودة منه إلى الهواء في الغرفة .
· يعود السائل إلى داخل المبردة وتتكرر هذه العملية .
- المضخة الحرارية : مبرد يعمل في اتجاهين يستخدم الطاقة الميكانيكية لنقل الحرارة من الحيز الذي درجة حرارته أقل إلى الحيز الذي درجة حرارته أكبر .
- عمل المضخة الحرارية :
· في الصيف : تنتزع الحرارة من المنزل وتطردها إلى الخارج فيبرد المنزل .
· في الشتاء : تنتزع الحرارة من الهواء البارد في الخارج وتنقلها إلى داخل المنزل لتدفئته .
- علل : تعد المضخة الحرارية مبردا يعمل في اتجاهين .
لتبريدها المنزل صيفا وتدفئته شتاء .
- الإنتروبي : عبارة عن قياس لعدم الانتظام ((الفوضى )) في النظام
- يزداد الإنتروبي عند إضافة حرارة إلى الجسم .
- ينقص الانتروبي عند نزع حرارة من الجسم .
- لا يتغير الانتروبي إذا بذل الجسم شغلا دون أن تتغير درجة الحرارة .
- التغير في الانتروبي : مقدار كمية الحرارة المضافة إلى جسم مقسومة على درجة حرارة ذلك الجسم بالكلفن ويعبر عنها بالعلاقة :
S = التغير في الانتروبي ، Q = كمية الحرارة المضافة إلى الجسم ، T = درجة حرارة الجسم
- القانون الثاني للديناميكا الحرارية : ينص على أن العمليات الطبيعية تجري في اتجاه المحافظة على الإنتروبي الكلي للكون أو زيادته .
- إذا لم يتخذ إجراء يحافظ على انتظام الأشياء وترتيبها فإنها ستصبح أكثر عشوائية
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق