- الطاقة الحرارية : مقياس للحركة الداخلية لجزيئات الجسم
- تمتلك جزيئات الغاز طاقة حركية خطية ، طاقة حركية دورانية ، طاقة وضع .
- تنتقل الطاقة بين الجزيئات نتيجة تصادمها مع بعضها البعض .
- تتحرك جزيئات الغاز بحرية أما جزيئات المادة الصلبة فلا تتمكن من الحركة بحرية
- تعرف الطاقة الحرارية أيضا بانها : الطاقة الكلية لجزيئات الغاز .
- تتناسب الطاقة الحرارية في الجسم مع عدد الجزيئات فيه
- علل : يتمدد البالون المملوء بغاز الهليوم عند تعريضه لأشعة الشمس .
لان طاقة أشعة الشمس تجعل ذرات الغاز تتحرك أسرع فتصطدم بجدران البالون بمعدل أكبر
- علل : لا توجد درجة حرارة للفراغ . لعدم وجود جزيئات في الفراغ .
- درجة حرارة الجسم تتناسب طرديا مع متوسط الطاقة الحركية للجزيئات فيه .
- درجة حرارة الجسم لا تعتمد على عدد الجزيئات فيه .
- متوسط طاقة جزيئات الجسم الساخن أكبر من متوسط طاقة جزيئات الجسم البارد .
- متوسط طاقة حركة جزيئات الجسم يساوي قسمة الطاقة الحركية الكية للجسم على عدد جزيئات الجسم .
- حالة الاتزان الحراري : الحالة التي يتساوى عندها معدلا تدفق الطاقة بين جسمين متلامسين .
- عند حدوث الاتزان الحراري بين جسمين متلامسين ....
· يتساوى معدل تدفق الحرارة بين الجسمين المتلامسين .
· درجة حرارة الجسم الأول تساوي درجة حرارة الجسم الثاني
- مقاييس الحرارة "أجهزة قياس الحرارة " :
· عملها :
1. يجعل الأنبوب الزجاجي لمقياس الحرارة ملامسا للجسم الساخن .
2. تتصادم جزيئات الجسم بجزيئات زجاج مقياس الحرارة فتنتقل الطاقة من الجسم الساخن إلى زجاج مقياس الحرارة عن طريق عملية التوصيل .
3. عند الاتزان الحراري بين مقياس الحرارة والجسم يسجل المقياس درجة حرارة الجسم .
· أنواعها :
1. مقاييس الحرارة المنزلية : يتمدد الكحول الملون مشيرا إلى درجة الحرارة .
2. مقاييس الحرارة السائلة – البلورية : يتغير لون البلورة بتغير ترتيب السوائل البلورية .
3. مقاييس الحرارة الطبية : تستخدم دوائر إلكترونية حساسة للحرارة .
4. مقاييس الحرارة في محركات المركبات : تستخدم دوائر إلكترونية حساسة للحرارة .
- أنظمة قياس درجة الحرارة :
· أنواعها :
النظام
|
الوحدة
|
درجة تجمد الماء
|
درجة غليان الماء عند مستوى سطح البحر
|
سلسيوس
|
0C
|
0
|
100
|
فهرنهايت
|
0F
|
32
|
212
|
كلفن
|
K
|
273
|
373
|
· لدرجات الحرارة في الكون مدى واسع ..
1. لا يوجد حد أعلى لدرجات الحرارة
2. يوجد حد أدنى لدرجات الحرارة يسمى الصفر المطلق ويساوي -273 0C
· عند تبريد غاز مثالي إلى درجة الصفر المطلق :
1. تتلاشى الفراغات بين الذرات
2. حجم الغاز المثالي مساو لحجم ذرات هذا الغاز
3. تفقد ذرات الغاز المثالي طاقتها كاملة
· علل : في المسائل العلمية والهندسية يستعمل مقياس كلفن بدلا من مقياس سلسيوس .
لاحتواء مقياس سلسيوس على درجات حرارة سالبة مما يوحي بأن طاقة الحركة سالبة وهذا مستحيل .
· يمكن الوصول إلى درجات الحرارة المنخفضة جدا من خلال جعل الغازات سائلة .
· للتحويل من نظام السلسيوس إلى الكلفن فإننا نستخدم القانون التالي :
حيث أن Tk = درجة الحرارة حسب مقياس كلفن (K) و TC = درجة الحرارة حسب مقياس سلسيوس (0C)
- الحرارة : الطاقة التي تتدفق من الجسم الساخن إلى الجسم البارد تلقائيا .
- إذا امتص الجسم الحرارة فإننا نستخدم الرمز (+) للتعبير عن ذلك
- إذا بعث الجسم الحرارة فإننا نستخدم الرمز ( - ) للتعبير عن ذلك
- طرق انتقال الحرارة :
طريقة انتقال الحرارة
|
الوسط الناقل
|
التوصيل الحراري
|
المواد الصلبة
|
الحمل الحراري
|
السوائل والغازات
|
الإشعاع الحراري
|
الفراغ
|
- التوصيل الحراري : عملية نقل الطاقة الحركية عند تصادم الجزيئات بعضها ببعض .
- علل : عند تسخين طرف قضيب معدني فإن الطرف الآخر للقضيب يسخن أيضا .
بسبب انتقال الطاقة الحرارية عند تصادم الجزيئات المتلامسة بعضها ببعض .
- الحمل الحراري : حركة المائع في السائل أو الغاز بسبب اختلاف درجات الحرارة .
- يحدث الحمل الحراري عند وضع دورق ماء على اللهب ...
· تسخن جزيئات الماء فيخف وزنها وترتفع إلى أعلى .
· تنزل الجزيئات الباردة لتحل محل الجزيئات الساخنة
· تتدفق الحرارة بين الماء الساخن الصاعد والماء البارد النازل .
- الإشعاع الحراري : انتقال الطاقة الحرارية بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ .
- نواتج الحمل الحراري :
· للغازات في الغلاف الجوي : الاضطرابات الجوية ومثالها العواصف الرعدية .
· للتيارات المائية في المحيطات : التغير في أنماط الطقس .
- السعة الحرارية النوعية : كمية الطاقة التي يجب أن تكتسبها المادة لترتفع درجة حرارة وحدة الكتل من المادة درجة سيليزية واحدة .
- تزداد درجة حرارة الجسم عند تدفق الحرارة إليه وتعتمد الزيادة على :
· كتلة الجسم
· نوع المادة
- علل : تعمل الشمس على تسخين رمل الشاطئ وماء البحر معا إلا أن رمل الشاطئ يسخن أسرع من ماء البحر .
لان السعة الحرارية النوعية للرمل أقل منها للماء .
- العوامل المؤثرة في الطاقة الحرارية المكتسبة والمفقودة :
· كتلة الجسم
· التغير في درجة حرارة الجسم
· السعة الحرارية النوعية لمادة الجسم
- يمكننا حساب الطاقة الحرارية المكتسبة أو المفقودة من خلال القانون التالي :
حيث Q = الطاقة الحرارية المكتسبة أو المفقودة ، m = كتلة الجسم ، C =السعة الحرارية النوعية للمادة ، Tf = درجة الحرارة النهائية ، Ti = درجة الحرارة الابتدائية
- لإيجاد تكلفة استخدام الطاقة الكهربائية فإننا نستخدم القانون التالي :
- المسعر : أداة تستخدم لقياس التغير في الطاقة الحركية .
- يستخدم المسعر في :
· قياس التغير في الطاقة الحرارية
· قياس التفاعلات الكيميائية
· قياس محتوى الأطعمة من الطاقة
- مبدأ عمل المسعر : مبدأ حفظ الطاقة في النظام المغلق والمعزول .
- مبدأ حفظ الطاقة : الطاقة الحركية في النظام المغلق والمعزول للجسم الأول مضافا إليها الطاقة الحرارية للجسم الثاني تساوي مقدارا ثابتا .
- EA+EB = ثابت ، حيث EA = الطاقة الحرارية للجسم A و EB = الطاقة الحرارية للجسم B
- نظام مغلق ومعزول مكون من جسمين متلامسين الأول ساخن والآخر بارد ..
· تتدفق الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد فتنقص طاقة الأول وتزيد طاقة الثاني بالمقدار نفسه .
· التغير في طاقة الجسم الساخن سالب والتغير في طاقة الجسم البارد موجب .
· الطاقة الكلية للنظام ثابتة .
· تنقص درجة حرارة الجسم الساخن وتزيد درجة حرارة الجسم البارد .
· عند الاتزان درجة الحرارة النهائية للجسم الأول تساوي درجة الحرارة النهائية للجسم الثاني وتساوي درجة الحرارة النهائية للنظام .
- درجة الحرارة النهائية للنظام عند الاتزان :
لجسمين من النوع نفسه ولهما نفس الكتلة :
حيث Tf = درجة الحرارة النهائية للنظام ، A,B = الجسمان المتلامسان ، m = كتلة الجسم ، C = السعة الحرارية النوعية للمادة ، T = درجة حرارة الجسم .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق