ملخص وحدة المادة والحرارة فيزياء الصف 11 عام

ملخص وحدة المادة والحرارة فيزياء الصف 11 عام

ماذا يحدث في الحالات التالية 

1- عندما تمتص مادة كمية من الحرارة ؟

الحدث : قد تزيد الحركة الإهتزازية ( الحركة الإنتقالية ) فترتفع درجة حرارتها أو قد تستنفد 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 يحوى لترا من الماء درجة حرارته 212F. هل ستتغير درجة حرارة الماء في الوعاء ؟ ولماذا ؟ 

ج : لا ، لن تتغير لأن ماء الكوب والماء في الإناء في حالة إتزان حراری. 

سابعا : متى نشعر ببرودة الأجسام أو سخونتها ؟

ج : نشعر 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 الى 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 نقيس درجة حرارته .

مراجعة الوحدة الثانية : ( تحقق من معلوماتك ) ص89 

س5 : 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 ذي درجة الحرارة المنخفضة أي من الساخن إلى البارد 

س10 : ما درجة الحرارة التي يجب أن يكون عليها كلا من قطعة المدن وقطعة الخشب حتى لا تشعر بسخونتهما وبرودتهما عند لمسهما ؟ 

ج : درجة حرارة اليد نفسها .

ورقة عمل على الدرس (1-1)

س1 : حول درجات الحرارة التالية إلى الدرجة الكلفينية ( تدريج كلفن )

علل : تعتبر السعة الحرارية قصورا ذاتيا حراريا ؟

لأنها تعبر عن ممانعة الجسم للتغير في درجة حرارته كما يعبر القصور الذاتي عن ممانعة الجسم للتغير في حالته الحركية.

أمثلة حياتية 

1- لوحظ أن البصل المطهو والمهروس لا يمكن أكله فورا لسخونته الشديدة أي انه يحتفظ بحرارته مدة أطول، بينما البطاطا المطهوة والمهروسة يمكن أكلها فور طهرها أي أنها لا تحتفظ بسخونتها فور طهوها بل تفقدها تدريجيا

2 – نلاحظ أن حشوة فطيرة التفاح تكون ساخنة جدا بينما تكون قشرتها الخارجية ليست كذلك لحظة خروجها من الفرن . 

3 – يمكن إزالة غطاء ورق الألمونيوم من وجبة طعام باليد فور خروجها من الفرن ولكن لا يمكن لمس الطعام الذي أسفلها لسخونته الشديدة 

4- تدل الأمثلة السابقة على اختلاف قدرة المواد على اختزان الحرارة. 

5 – نلاحظ أيضا أن مقدار الطاقة الحرارية التي تحتاجها لرفع درجة حرارة واحد كيلو جرام من الماء درجة واحدة تكون أكبر من مقدار الطاقة الحرارية التي تحتاجها لرفع نفس الكمية من الحديد .

الاستنتاج 

1- للمادة خاصية تسبب تغير درجة حرارتها بكميات مختلفة عندما تمتص كمية الحرارة نفسها أو تخسرها . 

2- الطاقة الحرارية التي نحتاجها لرفع درجة حرارة مادة معينة درجة واحدة فقط تختلف مع اختلاف المادة . 

علل ، يحتاج جرام واحد من الماء إلى cal (1) ترفع درجة حرارته C° (1) ، فيما يحتاج جرام من الحديد (1/8) هذه الكمية لرفع درجة الحرارة نفسها . 

أو تمتص كتله معينه من الماء كمية من الطاقة أكبر من تلك التي تمتصها كتله مساوية من الحديد لترتفع العدد نفسه من الدرجات . 

ج : لأن حركة ذرات الحديد الإنتقالية تكون ذهابا وإيابا ، في حين جزيئات الماء تستهلك قدرا لا بأس به من الطاقة في الحركة الدورانية وفي الحركة الإهتزازية للذرات داخل الجزيء ، وقدرا آخر في استطالة الروابط .( أي أن الماء له سعة حرارية نوعية أكبر).

س : ما العلاقة بين السعة الحرارية النوعية للمادة ومعدل ارتفاع درجة حرارتها ؟ ص 89 –

ج : المواد التي ترتفع درجة حرارتها بسرعة لها سعة حرارية نوعية صغيره ، بينما المواد التي ترتفع درجة حرارتها ببطء لها سعة حرارية نوعية كبيرة. 

أي أن : ( السعة الحرارية النوعية للمواد المختلفة المتساوية الكتل تتناسب عكسيا مع درجة الحرارة اذا اكتسبت نفس كمية الحرارة بينما السعة الحرارية النوعية للمادة الواحدة لا تتغير بتغير درجة الحرارة ).

الدرس (1-3) التمدد الحراري

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 ( 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

١- عند رصف الطرق أو إنشائها ، يجب أن تترك بين أجزاء الإسفلت فواصل كل مسافة معينة ، وتملأ هذه الفواصل بمادة قابلة الانضغاط ، 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 تنثني أو تتكسر هذه المادة نتيجة التمدد أو لانكماش الحاصلين عند ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة 

3- محركات السيارات المصنوعة من الألومنيوم يكون لها قطر داخلي أقل من فطر المحركات المصنوعة من الحديد 

ج : للسماح بالتمدد الكبير للألمونيوم .  

4- يفضل مد خطوط نقل الكهرباء خلال فصل الشتاء

ج : لتفادي تولد قوى 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 لمعدل تمدد الإسمنت 

ج : حتى لا تتشقق أو تنكسر المونة في المباني نتيجة التمدد والانكماش الحاصلين عند ارتفاع أو انخفاض درجات الحرارة و بین الليل والنهار أو بين الصيف والشتاء .

6- عند إنشاء الجسور الطويلة والمصنوعة من الصلب ، يثبت أحد طرفيها في حين يرتكز الطرف الآخر على ركائز دوارة ، 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.