شرح تجربة تعيين مكافئ جول الميكانيكي الحراري
شرح ومناقشة خطوات تجربة مكافئ جول الميكانيكي الحرري ـ تقرير عن تجربة جول في الثرموديناميك
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
شرح خطوات تجربة مكافئ جول الميكانيكي الحرري
الهدف من التجربة :
تعيين قيمة المكافئ الميكانيكي الحراري ( مكافئ جول = 4.186 J/Cal ) باستخدام الطريقة الكهربية واعتماداص على مبدأ حفظ الطاقة .
نظرية التجربة :
نظرية التجربة عند تطبيق فرق الجهد V على طرفي مقاومة R فإنه يمر تيار كهربي I في المقاومة فإذا كان ذلك لفترة زمنية t فإن الشغل الكهربائي المبذول على السلك يعطى بالعلاقة التالي :
وبسبب هذا الشغل سوف ترتفع درجة حرارة السلك مما يؤدي إلى انتقال الحرارة منه إلى الماء والمسعر المحيط به وعند إيجاد النسبة بين الشغل الكهربائي وكمية الحرارة التي دخلت إلى الماء والمسعر وجد أنها تساوي ثابت سمي بثابت جول
فإذا وضعنا المقاومة في إناء ( مسعر ) فيه ماء ومررنا تيار في هذه المقاومة فإنه وبتطبيق قانون حفظ الطاقة تكون : كمية الحرارة التي تفقدها المقاومة = كمية الحرارة اليت يكتسبها الاء والمسعر .
فإذا رمزنا لكمية الحرارة التي يكتسبها الماء بـ Qw فإن :
حيث Mw هي كتلة الماء
Cw هي الحرارة النوعية للماء وتساوي 1Cal/g.C0 وهي التغير في درجة حرارة الماء
أما كمية الحرارة التي يكتسبها المسعر Qc فهي :
Mc هي كتلة المسعر
Cc هي الحرارة النوعية للمسعر وتساوي 0.092 Cal/g.C0 وهي التغير في درجة حرارة المسعر
من المعادلتين (3) و (4) نجد أن الطاقة المكتسبة تعطى بالعلاقة :
حيث أن T1 و T2 هي درجتي الحرارة الابتدائية والنهائية على الترتيب للماء والمسعر وبالتعويض من (1) و(5) في (2) نجد أن :
الأدوات المستخدمة في التجربة :
مسعر ، محرك ، مقاومة مناسبة ، غلاف لعزل الحرارة ، مصدر للتيار المستمر ، مقاومة متغيرة ( ريوستات ) ، مقياس درجة حرارة ( ثيرمو متر ) ، ميزان حساس ، فولتميتر ، أميتر ، أسلاك توصيل ، وساعة إيقاف .
خطوات العمل :
1. صل الدائرة كما في الشكل التالي :
2. عدل المقاومة بواسطة الريوستات بحث يمر في الدائرة الكهربائية تيار كهربائي مناسب يمكن قراءة شدته من جهاز الأميتر .
ملاحظة : يجب أن يكون التيار ثابتاً أثناء إجراء التجربة وهذا الثبات يمكن الاحتفاظ به من خلال تغيير الريوستات إذا لزم الأمر .
3. إفتح الدائرة بواسطة المفتاح الكهربائي وعين وزن الوعاء الداخلي للمسعر وهو فارغ ثم املاءه إلى ثلثيه بالماء وعين وزنه وبه الماء وبعد ذلك احسب :
وزن الماء = وزن الوعاء وبه الماء - وزن الوعاء فارغاً .
4. اغمر الملف في الماء وعين درجة حرارة الماء الأصلية .
5. اقفل الدائرة الهربائية وفي نفس الوقت اضغط على ساعة التوقيت لحساب الزمن الذي مر به التيار في الملف عن طريق جهاز الفولتميتر .
6. اجعل التيار الكهربائي يمر لمدة عشر دقائق ، مع القيام بتقليب الماء أثناء مرور التيار في السلك المغمور فيه .
7. افتح الدائرة الكهربائية وعين في نفس الوقت درجة حرارة الماء النهائية.
لخص القراءات التي حصلت عليها في الخطوات السابقة في جدول كما يلي :
أو كما يلي بالرموز الدولية :
8. طبق العلاقة رقم ( 6 ) أعلاه لتعيين مقدار مكافئ جول ، أو من العلاقة التالية بالرموز العربية :
أي أننا نعوض عن القيم من الجدول في قانون حساب قيمة مكافئ جول
تعريف مكافئ جول : ي = 4.2 جول / سُعر:
أي أن هذا الناقل يلزمه طاقة كهربائية مقدارها 4.2 جول حتى تتولد فيه طاقة حرارية مقدارها 1 سُعر
تعريف مكافئ جول : ي = 4.2 جول / سُعر:
أي أن هذا الناقل يلزمه طاقة كهربائية مقدارها 4.2 جول حتى تتولد فيه طاقة حرارية مقدارها 1 سُعر
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
الدرس السابق ...... الدرس التالي
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
تحميل تجربة مكافئ جول 1 pdf
تحميل تجربة مكافئ جول 2 pdf
تحميل تجربة مكافئ جول 1 pdf
تعليقات