ما الفرق بين كمية الحرارة ودرجة الحرارة ؟
ما الفرق بين كمية الحرارة ودرجة الحرارة ؟
يمكنكم تحميل العديد من كتب الديناميكا الحرارة pdf بالضغط هنا
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
لكي تتعمق المعرفة عن كمية الحرارة ودرجة
الحرارة والتمييز بينهما رأينا أنه لابد من إعطاء لمحة مبسطة عن تصور النظرية
الذرية ـ الجزيئية لحركة جزيئات المادة .
كيف صورت النظرية الذرية الجزيئية حركة
جزيئات المادة ؟
من المعلوم لدينا بأن هنالك مسافات ( فراغات
) بين ذرات أو جزيئات المادة ، ووجود قوى ترابط بينها ، فإن هذه الذرات أو
الجزيئات توجمد في حالة حركة مستمرة ، تكون هذه الحركة عشوائية في الغازات ، وتكون
انتقالية دورانية في السوائل ، واهتزازية حول مواضع اتزانها في الأجسام الصلبة .
وعلى ذلك تكتسب جزيئات المادة ( الجسم ) طاقة
حركية نائية عن حركتها ، وطاقة وضع ( كامنة ) ناشئة عن تغير أوضاعها .
وقد أطلق على مجموع طاقتي الحركة والوضع اسم
( الطاقة الداخلية للجسم Internal
Energy ) أي أن
طاقة حركة الجزيئات + طاقة وضع الجزيئات (
الطاقة الكامنة ) = الطاقة الداخلية للجسم
س : ما المقصود بكمية الحرارة Heat ؟ وما علاقتها بدرجة الحرارة Temperature ؟
ظل الالتباس قائماً بين مفهومي كمية الحرارة
ودرجة الحرارة حتى القرن الثامن عشر حين تم التمييز بينهما وفقاً للنظرية الذرية
والتي من خلالها عرف مفهوم الطاقة الداخلية لجزيئات الجسم ولكي تتمكن من وصف كمية
الحرارة وعلاقتها بدرجة الحرارة ، عليك القيام بتنفيذ أنشطة عملية متعلقة بذلك .
وفي النهاية ستتوصل إلى :
أنه عندما يكتسب جسم كمية من الحرارة تزداد
حركة جزيئاته وبالتالي تزداد تبعاً لذلك الطاقة الداخلية له . ويصاحب هذا التغير
ارتفاع في درجة حرارة الجسم ويحدث العكس تماماً في حالة فقدان الجسم كمية من
الحرارة .
مما سبق يتضح بأن :
كمية الحرارة : هي مقياس للطاقة الداخلية للجسم
، وأن
درجة الحرارة : هي مقياس لمتوسط الطاقة الداخلية لجزيئات الجسم .
ــ أول من لاحظ الحركة الجزيئية هو العالم (
روبرت بروان ) عام 1827 م ولقد سمت باسمه.
ــ أول من ميز بين مفهومي الحرارة ودرجة
الحرارة وفق النظرية الذرية ـ الجزيئية هو العالم ( جوزيف بلاك ) .
وحدة القياس prices you would pay in us … buy valtrex online, purchase valacyclovir drugs.
تقاس الحرارة بالجول، والجول يمثل كمية الطاقة التي تنقلها الحرارة. بينما يمثل الواط معدل انتقال هذه الطاقة الحرارية. ف”الواط” يساوي جول/ثانية.
تقاس “درجة الحرارة” بمجموعة متنوعة من وحدات القياس. أكثر ثلاث وحدات استخداماً هي الكيلفن، السيليزيوس والفهرنهيايت. الكيلفن هو مقياس علمى أولى يستند الى مفهوم الصفر المطلق. السيليزيوس يستخدم فى أنحاء العالم لقياس درجات الحراره العلمية و الاستهلاكية. استخدام الفهرنهيت يقتصر على الولايات المتحدة و بعض الدول الأخرى.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
درجة الحرارة: هي مقياس للطاقة الداخلية للأجسام.
الطاقة الداخلية:
هي الطاقة الناتجة من الحركة العشوائية لحركة الجزيئات.
عندما لا يكون هناك فرق بين درجة حرارة جسم ومحيطه ، لا يكون هناك طاقة متبادلة على شكل حرارة.
1- درجة الحرارة هي مقياس لهذه الطاقة.
2- تعتمد على الفرق في درجة الحرارة بين الأجسام
3- كلما ازداد هذا الفرق ازدادت الطاقة المتبادلة على شكل حرارة
مثـــال :
فصل الشتاء: تنتقل الطاقة كحرارة من سطح سيارة درجة حرارته 30C الى قطرة مطر باردة درجة حرارتها 5 C
فصل الصيف: تنتقل الطاقة كحرارة من سطح سيارة درجة حرارتها 45 C إلى قطرة مطر درجة حرارتها 20 C
وبما أن الفرق بين درجتي الحرارة هو نفسه في كلتا الحالتين بالتالي تكون الطاقة المتبادلة هي نفسها.
الطاقة الداخلية:
هي الطاقة الناتجة من الحركة العشوائية لحركة الجزيئات.
عندما لا يكون هناك فرق بين درجة حرارة جسم ومحيطه ، لا يكون هناك طاقة متبادلة على شكل حرارة.
1- درجة الحرارة هي مقياس لهذه الطاقة.
2- تعتمد على الفرق في درجة الحرارة بين الأجسام
3- كلما ازداد هذا الفرق ازدادت الطاقة المتبادلة على شكل حرارة
مثـــال :
فصل الشتاء: تنتقل الطاقة كحرارة من سطح سيارة درجة حرارته 30C الى قطرة مطر باردة درجة حرارتها 5 C
فصل الصيف: تنتقل الطاقة كحرارة من سطح سيارة درجة حرارتها 45 C إلى قطرة مطر درجة حرارتها 20 C
وبما أن الفرق بين درجتي الحرارة هو نفسه في كلتا الحالتين بالتالي تكون الطاقة المتبادلة هي نفسها.
وحدات قياس الحرارة:
- جـــــول ( J ) حسـب نظام SI
- كالوري ( Cal ) = J 4.186
- 2 cal = 2 × 4.186 J
((( لاحظ )))
- 2 cal = 2 × 4.186 J
((( لاحظ )))
عند بذل شغل على جسم جزء من الطاقة يتحول كطاقة داخلية تؤدي الى ارتفاع درجة حرارته.
مثال:
عند سحب مسمار من لوح خشبي يحدث احتكاك يؤدي الى ارتفاع درجة حرارة المسمار
- عند استطالة شريط مطاطي
- طـــي قطعــة مـعـدنـيــــــــة
* طــاقة الحركـة K.E
* طـاقة الوضــع P.E
* الطاقة الداخلية U
* الشــــــــــــغل W
* الحـــــــــرارة Q
حفظ الطاقة الكلية:
لا يتحول كل الشغل المبذول على الأجسام الى طاقة ميكانيكية جزء منه يتحول الى طاقة داخلية تزيد درجة الحرارة.∆K.E + ∆P.E + ∆U = 0
K.Ei + P.Ei + Ui = K.Ef + P.Ef + Uf
السعة الحرارية النوعية Cp
هي كمية الطاقة الحرارية اللازمة لرفع درجة حرارة 1Kg من المادة بمقدار 1C عند ضغط ثابت
Cp = Q
m ∆T
Cp = J/Kg.C°
∆T = ( Tf – Ti )
Q = Cp m ∆T
إذا لمست بيدك قطعة من الحديد وقطعة من القماش بعد تعرضهما للمدة نفسها تحت أشعة الشمس
أيهما تجدي أكثر سخونة؟؟؟
ماذا تستنتجين؟
س : لماذا تختلف السعة الحرارية لجسم ما عن السعة الحرارية لجسم آخر؟
جـ : بسبب اختلاف الحرارة النوعية من جسم لآخر
إي القدرة على اكتساب وفقد الحرارة
الحرارة النوعية C Specific Heat
إذا أخذنا كتلتين متساويتين من الماء والزيت وقمنا بتسخينهما لفترة متساوية بنفس اللهب فإننا نلاحظ بعد فترة إن درجة حرارة الماء تكون أقل بكثير من درجة حرارة الزيت.وهذا يعنى أن للماء سعة حرارية اكبر من السعة الحرارية للزيت
ولذلك نقول أن الحرارة النوعية للماء أكبر من الحرارة النوعية للزيت
* ملحوظة هامة: الماء يحتاج طاقة حرارية كبيرة لكي يسخن وبالتالي فإنه يقوم بتخزين كمية كبيرة من الطاقة عند تسخينه كما أنه يفقد كمية كبيرة من الطاقة عندما يبرد ولذلك الماء هو أفضل السوائل الذي يمكن أن تستخدم في أنظمة التسخين والتبريد وفي إطفاء الحرائق وأيضا وجود الماء في جسم الكائن الحي يجعله يقاوم التغيرات الحرارية للوسط المحيط به.
س : متى تطبق معادلة السعة الحرارية النوعية؟
1- على الأجسام التي تمتص الحرارة من والوسط المحيط بها.
2- على الأجسام التي تعطي الحرارة للوسط المحيط.
نعتبر إشارة كل من ∆t و Q موجبة عند ارتفاع درجة حرارة الجسم الذي يمثل انتقال الحرارة إلية.
∆t و Q تكون سالبة عند انخفاض درجة حرارة الجسم وانتقال الحرارة منه الى وسطه المحيط.
1- علل: ارتفاع درجة حرارة الهواء أكثر من الماء في شهور الصيف.
2- إذا إضيف كميتان متساويتين من الهواء والماء إذا ارتفعت درجة حرارة الهواء أكثر من الماء فأي منهما له سعة حرارية نوعية أكبر؟
3- علل: يستخدم الماء في تبريد المحركات.
جـ : لأنه يمتص كمية طاقة أكبر لكل ارتفاع محدد في درجة الحرارة
عند الاتزان بين جسمين:
Q1 = Q2
كمية الحرارة المكتسبة للجسم الثاني = كمية الحرارة المفقودة من الجسم الأول
Cp1 m1 ( Ti – Tf ) = Cp2 m2 ( Tf – Ti )
عرفي قياس الحرارة ؟
عرفي المسعرات ؟
س : لماذا يستخدم الماء في المسعر الحراري؟
جـ : قيمة السعة الحرارية النوعية للماء معروفة بشكل جيد، ولذلك يستخدم التغير في درجة حرارة الماء لتحديد السعة الحراري النوعية لأي عينة بدخلة
علل: ارتفاع درجة حرارة الهواء أكثر من الماء في شهور الصيف
…………………………………………………
الحرارة الكامنة:
هي الطاقة المتبادلة في وحدة الكتل أثناء تغير حالة المادة.
مثال:
عند صهر قطعة من الثلج درجة حرارته 6C - نلاحظ عند تزويد ه بالحرارة ترتفع درجة حرارته من 6C° - الى الصفر ثم تثبت درجة الحرارة عند الصفر مع تزويده بالطاقة الحرارية الى أن يتحول كل الثلج الى ماء عند درجة حرارة صفر ثم يبدأ الارتفاع مرة أخرى عن 100 C° مع تزويد الماء بالطاقة الحرارية الى أن يتحول كل الماء السائل الى بخار عند درجة حرارة 100 C° ثم يبدأ الارتفاع مرة أخرى في درجة الحرارة.
س: أين ذهبت الحرارة عند تحويل الثلج من حالة صلبة عند 0 C الى ماء سائل عند درجة حرارة 0 C° ؟
ج: استنفذت لحرارة في تكسير الروابط بين جزيئات الثلج لتحويله الى حالة سائلة واختزنت على شكل طاقة داخلية تسمى الحرارة الكامنة للانصهار
- من هنا نستنتج نوعين من الحرارة الكامنة:
u الحرارة الكامنة للانصهار و التجمد ( Lf )
v الحرارة الكامنة للتبخير و التكثيف ( Lv )
الحرارة الكامنة للانصهار ( Lf ):
هي كمية الطاقة المتبادلة في وحدة الكتل لتحويل المادة من الحالة الصلبة الى السائلة أو العكس عند درجة حرارة و ضغط ثابتين.
الحرارة الكامنة للغليان ( Lv ):
هي كمية الطاقة المتبادلة في وحدة الكتل لتحويل المادة من الحالة السائلة الى غازية أو العكس عند درجة حرارة و ضغط ثابتين.
Q = mL
الحرارة الكامنة × الكتلة = الطاقة الحرارية المتبادلة خلال تغير الحالة
L = Q/m = J/Kg
وحدة القياس
ª الحرارة الكامنة هي خاصية مميزة للمادة عند ضغط ثابت في وحدة الكتل
عمليات الديناميكا الحرارية:
- هي عمليات يتم الربط فيها بين الطاقة الداخلية U و الطاقة الحرارية Q و الشغل W
مثال:
يتم تبادل الطاقة الحرارية بين اللهب و الغاز فتزداد الطاقة الداخلية للغاز و يزداد حجمه فيبذل شغل على المكبس و يرفعه لأعلى.
] ليست كل عمليات الديناميكا الحرارية يظهر فيها الكميات الثلاثةهناك عمليات يظهر فيها كميتان فقط تختفي الكمية الثالثة [
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
ملخص:
*بالنسبة للمشاهد الاعتيادي، “فدرجة الحرارة” و”الحرارة” تمثلان نفس الظاهرة
بالنسبة لأي شئ يسخن. “درجة الحرارة” و”الحرارة” تقاسان بوحدات مختلفة.
* “درجة الحرارة” تمثل حركة الجزيئات في شئ ما، بينما “الحرارة” تقيس كلا من الحركة الجزيئية وطاقة الجزيئات الكامنة.
* “الحرارة” و “درجة الحرارة” تحكمهما قوانين الديناميكا الحرارية، وتعملان معا للحفاظ على سريان الطاقه من الأجسام الساخنه للأجسام الأبرد.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
شارك زملاءك من الزر أدناه لتصلكم مواضيعنا القادمة إن شاء الله تعالى
تعليقات