ملخص فيزياء حادي عشر عام فصل ثاني
الدرس 1-1 الحرارة والاتزان الحراري
تعريف درجة الحرارة
الكمية الفيزيائية التي يمكن من خلالها تحديد مدى سخونة جسم ما أو برودته عند مقارنته بمقياس معياري . أو هي مقياس يدل على مدى دفىء أو برودة الأجسام .
ماذا يحدث في الحالات التالية مع ذكر السبب :
1 . اذا وضعت قدمك اليمنى مثلا على الأسفلت واليسرى على العشب ، في الصباح الباكر ؟
الحدث الأرض المكسوة بالعشب أكثر دفئا من الأرض المغطاة بالإسفلت
السبب : لأن الحرارة التي تفقدها قدمك اليمنى أكبر من تلك التي تفقدها قدمك اليسرى .
2 . قدمك اليمنى مثلا على الأسفلت واليسرى على العشب ، عند الظهيرة ؟
الحدث ، يمكن تشعر أن حرارة العشب اقل من حرارة الإسفلت .
السبب لأن الحرارة التي تفقدها قدمك اليمنى أقل من تلك التي تفقدها قدمك اليسرى .
1- يمكن تحديد درجة حرارة الأجسام بدقة باستخدام الترمومتر
2- تنتقل الطاقة الحرارية من الجسم أو درجة الحرارة المرتفعة إلى الجسم ذو درجة الحرارة المنخفضة في داخل الجسم ،
3- تتحول الطاقة الكيميائية في الطعام الذي تتناوله إلى طاقة حرارية
4- عند تسخين الماء باستخدام غاز الميثان ، تتحول الطاقة الكيميائية في الغاز إلى طاقة حرارية
5- محرك السيارة يحول الطاقة الحرارية الناتجة عن اشتعال الوقود إلى طاقة ميكانيكية تحرك السيارة .
علل عند وضع موضع الحرق تحت ماء حار بارد أو وضع الثلج عليه، فانه يخفف من حدة الألم و يبرد مكان الحرق.
ج : يعود ذلك إلى انتقال الحرارة من الجسم الساخن إلى الماء البارد الجاري مما يخفف الشعور بحرارة موضع الحرق .
العلاقة بين درجة الحرارة والطاقة الحركية .
السبب في تغير درجات الحرارة للمواد مرتبط بحركة الجزيئات المكونة للمادة
ملاحظات هامة
1- يحدد متوسط الطاقة الحركية للجزيئات درجة حرارة الجسم .
2- درجة الحرارة لا تعتبر مقياسا لمجموع طاقات الحركة لجميع جزيئات المادة . لأن درجة الحرارة تعبر عن متوسط طاقة حركة الجزيء الواحد.
- ترتبط درجة حرارة الجسم بحركة جزيئاته العشوائية .
- في جزينات الغازات المثالية تتناسب درجة الحرارة طرديا مع متوسط الطاقة الحركية للجزيء الواحد منه، سواء كانت الحركة في خط مستقيم أو في خط منحن. .
- أما في المواد السائلة أو الصلبة ، تتناسب أيضا درجة حرارتها مع متوسط الطاقة الحركية للجزيء الواحد مع أن جزيئاتها تملك طاقة كامنة إضافة لطاقة الحركة
- الإناء الذي يحتوي على (2) لتر ماء مغلى فيه كمية من الطاقة تساوي ضعف الطاقة الموجودة في إناء به (1) لتر من الماء المغلى
- درة حرارة الإناء الذي يحتوي على (2) لتر ماء مغلی تساوی درجة حرارة الإناء الذي يحتوي على (1) لتر من الماء المغلي بسبب تساوي متوسط حركة الجزيء الواحد في أي من الإناءين .
ماذا يحدث في الحالات التالية
1. عندما تمتص مادة كمية من الحرارة؟
الحدث : قد تزيد الحركة الإهتزازية ( الحركة الإنتقالية ) فترتفع درجة حرارتها أو قد تستند الطاقة المكتسبة في تغيير حالة المادة
2 - عندما يكتسب الجليد كمية من الطاقة الحرارية .
الحدث : لا تسبب الطاقة المكتسبة زيادة في الطاقة الحركية الانتقالية للجزيئات ، أي لا ترتفع درجة الحرارة ، ولكن تستخدم هذه الطاقة في تحويل المادة إلى الحالة السائلة ( الإنصهار)
أسئلة من مراجعة الدرس (1-1) :
ثالثا : حول درجات الحرارة التالية إلى الدرجة الكلفنية ( تدريج كلفن ) F, ( 27 ) C 200 ؟
خامسا : تمكن علماء عصرنا من إنتاج أجسام تقترب درجة حرارتها من الصفر المطلق ، ماذا يمكنك القول حول الطاقة الحركية لهذه الأجسام ؟
ج: تساوي الصفر لأن جزيئاتها تكون في حالة سكون.
سادسا : أفرغ ولد كوب من ماء مغلي في وعاء يحوي لترا من الماء درجة حرارته 212°F. هل ستتغير درجة حرارة الماء في الوعاء ؟ ولماذا ؟
ج: لا ، لن تتغير لأن ماء الكوب والماء في الإناء في حالة إتزان حراري.
سابعا : متى نشعر ببرودة الأجسام أو سخونتها ؟
ج: تشعر بالبرودة عند ملامسة جسم بارد نتيجة لانتقال الحرارة من أجسامنا إلى الجسم البارد. ونشعر بالسخونة عند ملامسة جسم ساخن نتيجة لانتقال الحرارة من الجسم الساخن الي أجسامنا
ثامنا : هل صحيح أن الترمومتر يقيس درجة حرارته بنفسه ؟
ج: نعم ، لأن درجة الحرارة التي يشير إليها الترمومتر هي درجة حرارة السائل الذي بداخله ، وهذا السائل في حالة إتزان حراري مع الجسم الذي تقيس درجة حرارته .
مراجعة الوحدة الثانية : ( تحقق من معلومتك ) ص89 :
المادة تحتوي على جزيئات في حركة دائمة ، فهل هي تحتوي على حرارة ؟
ج : المادة تحتوي على طاقة داخلية وليست على حرارة ، لأن الحرارة هي سريان الطاقة نتيجة اختلاف في درجة الحرارة
س6- وضح سريان الحرارة أثناء تلامس جسمين ؟
ج : تنتقل الحرارة من الجسم ذي درجة الحرارة المرتفعة إلى الجسم في درجة الحرارة المنخفضة أي من الساخن إلى الساخن
س10 : ما درجة الحرارة التي يجب أن يكون عليها كلا من قطعة المعدن وقطعة الخشب حتى لا تشعر بسخونتهما وبرودتهما عند لمسهما ؟
ج : درجة حرارة اليد نفسها .
ورقة عمل على الدرس (1-1)
حول درجات الحرارة التالية إلى الدرجة الكلفينية ( تدريج كلفن ) F, ( 27 ) C " (200 ) ؟
س2 : علل لما يلي
1. عندما يستخدم الترمومتر لقياس درجة حرارة مادة معينة تنتظر فترة لتتمكن من قراءة درجة حرارة المادة علي الترمومتر؟
2. يكون حجم الترمومتر أصغر بكثير من حجم المادة التي تقاس درجة حرارتها بواسطته ؟
3. عند وضع موضع الحرق تحت ماء حار بارد أو وضع الثلج عليه، فإنه يخفف من حدة الالم
الدرس (3-1) التمدد الحراري
الزيادة في حجم المادة عند ارتفاع درجة حرارتها
1- التمدد والتقلص
ماذا يحدث ، عند ارتفاع درجة حرارة مادة ما .
الحدث : تزداد الحركة الاهتزازية لجزيئاتها ، ويؤدي ذلك إلى تباعد الجزيئات أثناء هذا الاهتزاز وينتج عنه تمدد المادة ككل
ملاحظة
1. تتمدد جميع المواد صلبة أو سائلة أو غازية عند رفع درجة حرارتها وتنكمش عند انخفاضها
2. التغير في حجم الغازات في التمدد أو التقلص ) نتيجة لتغير درجة الحرارة أو الضغط ) يكون بمقدار اكبر من التغير الذي يحدث للسوائل وتكون هذه الزيادة أكبر من المواد الصلبة
تطبيقات حياتية عن التمدد الحراري ( التمدد والتقلص )
علل لما يلي
1. عند رصف الطرق أو إنشائها ، يجب أن تترك بين أجزاء الإسفلت فواصل كل مسافة معينه ، وتملأ هذه الفواصل بمادة قابلة الإنضغاط ، مثل القار
ج حتى لا تنثني هذه الطبقات أو تتكسر نتيجة التمدد والانكماش الحاصلين عند ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاضها بين الليل والنهار أو بين الصيف والشتاء
2- يراعى أطباء الأسنان استخدام مواد لها مقدار تمدد (مادة مينا الأسنان ) عند حشو الأسنان .
ج: حتى لا تتثنی أو تتكسر هذه المادة نتيجة التمدد أو الانكماش الحاصلين عند ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة
3- محركات السيارات المصنوعة من الألومنيوم يكون لها قطر داخلي اقل من قطر المحركات المصنوعة من الحديد .
ج: للسماح بالتمدد الكبير للألمونيوم .
4. يفضل مد خطوط نقل الكهرباء خلال فصل الشتاء
ج : لتفادي تولد قوي شد تؤدي إلى انقطاع الأسلاك أو كسر الأبراج نتيجة لانكماش الأسلاك بسبب انخفاض درجة الحرارة في فصل الشتاء
5- يراعي المهندسون المدنيون أن يكون معدل تمدد حديد التسليح المستخدم في الإسمنت المسلح مساويا لمعل تمدد الإسمنت
ج: حتى لا تتشقق أو تتكسر المونة في المباني نتيجة التمدد والانكمش الحاصلين عند ارتفاع أو انخفاض درجات الحرارة ، بين الليل والنهار أو بين الصيف والشتاء
6- عند إنشاء الجسور الطويلة والمصنوعة من الصلب ، يثبت أحد طرفيها في حين يرتكز الطرف الأخر على ركائز ادوارة ،وهناك فواصل متداخلة على سطحها تسمى فواصل التمدد
ج: حتى تسمح بتمدد الصلب وانكماشه بين فصل الشتاء والصيف
7- تترك مسافات بين قضبان السكك الحديدية
ج: لتفادي تولد اجهادات كبيرة قد تسبب انحناء القضبان وانفصالها نتيجة لتغير طولها بسبب تغير درجة الحرارة خلال فصول السنة
8- يتم تركيب أسلاك الهاتف بشكل غير مشدود في فصل الصيف.
لأنه مع انخفاض درجات الحرارة في فصل الشتاء ، تنكمش الأسلاك فيقل طولها ، لذلك عند تركيبها يراعى ذلك لتفادي انقطاعها نتيجة الانكماش ، فيتم تركيبها مرتخية في فصل الصيف