حل أهم مسائل و تطبيقات على العلاقة ΔEth = m.c(θf – θi)
حل أسئلة درس العلاقة ΔEth = m.c(θf – θi)
تطبيقات على العلاقة ΔEth = m.c(θf – θi)
مرحباً بكم متابعينا الأعزاء طلاب وطالبات العلم في موقعنا النورس العربي منبع المعلومات والحلول الذي يقدم لكم أفضل الأسئله بإجابتها الصحيحه من شتى المجالات التعلمية من مقرر المناهج التعليمية والثقافية ويسعدنا أن نقدم لكم حل السؤال الذي يقول........ حل أهم مسائل و تطبيقات على العلاقة ΔEth = m.c(θf – θi)
الإجابة هي
4 ـ تطبيقات على العلاقة ΔEth = m.c(θf – θi) :
4 ـ 1 ـ تحديد السعة الحرارية لمسعر حراري واستنتاج مكافئه المائي :
ـ عرف المسعر الحراري ؟
المسعر : هو جهاز يستخدم في المختبرات الكيميائية لقياس كمية الحرارة الناتجة عن التفاعلات الكيميائية أو التغيرات الفيزيائية بالإضافة الى تحديد السعة الحرارية .
يسمى المسعر بالإنجليزية Calorimeter وهي تعني باللاتينية قياس الحرارة ، أما التسمية العربية فمشتقة من السعة الحرارية التي تقابل Calorie
ـ عرف المكافئ المائي ؟
المكافئ المائي : هو كمية الماء التي تمتص نفس التحويل الحراري الذي يمتصه المسعر.
ننمذج حينئذ المسعر الحقيقي بمسعر مثالي (لا يمتص الحرارة) زائد كمية من ماء (المكافئ المائي للمسعر) . نرمز له بالرمز µ ، وحدته في جملة الوحدات الدولية Kg
طريقة العمل :
ـ ضع كمية من ماء بارد كتلتها m داخل المسعر وانتظر تحقيق التوازن الحراري
ـ سخن كمية من الماء كتلتها M في إناء
ـ عند نفس اللحظة الزمنية قس درجة الحرارة الابتدائية للجملة ( مسعر + ماء بارد ) ولتكن Ti ودرجة حرارة الماء الساخن ولتكن TC
ـ خلط كميتي الماء حتى تتوازن الجملة ثم قس درجة الحرارة النهائية للجملةTf .
ـ حدد الجملة المدروسة ؟
الجملة المدروسة هي : المسعر + الماء الساخن + الماء البارد .
ـ حدد الحالتين الابتدائية والنهائية ؟
الحالة الابتدائية
المسعر درجة حرارته Ti = 15°C
الماء البارد كتلته m = 200 g ودرجة حرارته Ti = 15°C
الماء الساخن كتلته M = 200 g ودرجة حرارته TC = 60°C
الحالة النهائية
المسعر درجة حرارته Tf = 36°C
الماء البارد كتلته m ودرجة حرارته Tf
الماء الساخن كتلته M ودرجة حرارته Tf
ـ حدد التحويلات الحرارية الحادثة ؟
المسعر : استقبل تحويلا حراريا Q1 من الماء الساخن وارتفعت درجة حرارته من Ti الى Tf :
Q1= C(Tf - Ti)
حيث C السعة الحرارية للمسعر .
الماء البارد: استقبل تحويلا حراريا Q2من الماء الساخن وارتفعت درجة حرارية من Ti الى Tf:
Q2 = m.c(Tf - Ti)
الماء الساخن : فقد تحويلا حراريا Q3 وانخفضت درجة حرارية من Tc الى Tf:
Q3 = M.c(Tf – TC)
ـ عبر عن الحصيلة الحرارية للجملة ؟
الجملة المدروسة لا تتبادل الطاقة مع الوسط الخارجي ( جملة شبه معزولة ) اذا : Q1 + Q2 + Q3 = 0
ـ استنتج عبارة السعة الحرارية للمسعر ؟
مما سبق نجد : C(Tf – Ti) + m.c(Tf – Ti) + M.c(Tf – TC) = 0
ومنه نستنتج عبارة السعة الحرارية للمسعر
عبارة السعة الحرارية للمسعر
ـ أوجد قيمة السعة الحرارية للمسعر ؟
قيمة السعة الحرارية للمسعر
ـ أوجد قيمة المكافئ المائي للمسعر ؟
علما ان :c = 4185(j.kg-1.K -1) نجد المكافئ المائي للمسعر µ ويمثل كتلة الماء التي تستقبل نفس التحويل الحراري الذي استقبله المسعر أي : C = μ.c
أي أن : μ = 119,75/4,185 = 28,57 g
4 ـ 2 ـ تحديد السعة الحرارية الكتلية لقطعة معدنية :
طريقة العمل :
- اقترح طريقة عملية دقيقة تقيس بها الكتلة m لقطعة معدنية.
- علق هذه القطعة داخل إناء يوجد فيه ماء نقي في حالة غليان.
نقبل انه بعد دقائق يصبح للقطعة المعدنية نفس درجة حرارة الماء .
- قس درجة الحرارة Tm .
- خلال هذه الفترة خذ كمية من ماء بارد كتلته M وضعها في المسعر .
- انتظر التوازن الحراري ثم قس درجة الحرارة Tiللماء والمسعر.
- اخرج القطعة المعدنية بسرعة من الإناء وضعها في المسعر وحرك حتى يحد ث التوازن الحراري ثم قس درجة الحرارة النهائية Tf
ـ حدد الجملة المدروسة ؟
الجملة المدروسة هي : المسعر+ الماء + القطعة المعدنية
ـ حدد الحالتين الابتدائية والنهائية ؟
الاجابة :
الحالة الابتدائية
المسعر درجة حرارته Ti
الماء كتلته Mودرجة حرارته Ti
القطعة المعدنية كتلتهاm ودرجة حرارتها Tm
الحالة النهائية
المسعر درجة حرارته Tf
الماء كتلته Mودرجة حرارته Tf
القطعة المعدنية كتلتهاm ودرجة حرارتها Tf
ـ حدد التحويلات الحرارية الحادثة ؟
الاجابة :
المسعر: استقبل تحويلا حراريا Q1 من القطعة المعدنية وارتفعت درجة حرارته من Ti إلىTf :
Q1 = C(Tf – Ti)
الماء : استقبل تحويلا حراريا Q2من القطعة المعدنية وارتفعت درجة حرارته من Ti إلى Tf
Q2 = M.c(Tf – Ti)
القطعة المعدنية : فقدت تحويلا حراريا Q3 وانخفضت درجة حرارته من Tm إلىTf :
Q3 = m.cm(Tf – Tm)
حيث cm هي السعة الكتلية للقطعة المعدنية.
ـ عبر عن الحصيلة الحرارية للجملة ؟
الجملة شبه معزولة : Q1 + Q2 + Q3 = 0
ـ استنتج عبارة السعة الحرارية الكتلية للقطعة المعدنية ؟
مما سبق نجد : C(Tf – Ti) + M.c(Tf – Ti) + m.cm(Tf – Tm) = 0
ومنه نستنتج عبارة السعة الحرارية الكتلية للقطعة المعدنية :
عبارة السعة الحرارية الكتلية للقطعة المعدنية
ثم نحسب قيمتها علما أن السعة الحرارية للمسعر قد حددت في الجزء الأول.
5 ـ فعل جول :
ـ حقق الدارة المبينة في الشكل التالي :
فعل جول
ـ ضع كمية من الماء كتلتها 500 g في المسعر الحراري
ـ سم الأجهزة على الرسم ؟
الاجابة :
فعل جول
ـ أضبط قيمة شدة التيار المار في الدارة ثم افتح القاطعة
ـ دون قيمة درجة الحرارة الابتدائية للجملة ( مسعر + ماء )
ـ في اللحظة ti = 0 اغلق القاطعة وشغل الميقاتية ، دون قيمتي كل من التوتر UAB وشدة التيار الكهربائي I
ـ في اللحظة tf = 300 s افتح القاطعة ثم دون قيمة درجة الحرارة عند تلك اللحظة
ـ أعد التجربة بالنسبة للقيمة الموالية لشدة التيار
أ ـ تأثير شدة التيار على قيمة التحويل الحراري :
1 ـ أكمل جدول القياسات التالي من أجل القيمتين ( tf = 300 s ; R = 2 Ω )
الاجابة
Q(J)
