السلام عليكم ورحمه الله وبركاته
.
.
نكمل إن شاء الله مابدأناه بعلم الديناميكا الحرارية
ونجيب على سؤالين
بين مفهوم الحرارة ، درجة الحرارة ، وطرق إنتقالها وتوصيلها في حالات مختلفة؟*
وضح مفهوم الغاز المثالي ، وأشرح النظريه الحركية للغازات ؟*
"وبسم الله"
بين مفهوم الحرارة ، درجة الحرارة ، وطرق إنتقالها وتوصيلها في حالات مختلفة
: مفهوم الحرارة
تعرف الطاقه على أنها [طاقه داخليه في حاله إنتقال ]
: مفهوم درجة الحرارة
هي صفه للمادة تحدد انتقال الحرارة من جسم إلى آخر عندما يتلامسان أو يوصلان ببعضهما
: طرق إنتقال الحرارة وتوصيلها في حالات مختلفه
عندما نصنع كوب من الشاي ونضع فيه ملعقه معدنية لتحريك السكر ، نلاحظ خلال فترة بسيطة نشعر بحرارة أعلى طرف الملعقة وهذا يبين ان الحرارة انتقلت بالتوصيل من الشاي الحار إلى طرف الملعقه البارد
:فـ أول طريقه من طرق انتقال الحرارة
: أ)انتقال الحرارة بالتوصيل
ويتم انتقال الحرارة في المواد الصلبه ، وشرط انتقال الحرارة بالتوصيل أن يكون هناك فرق في درجة الحرارة بين طرفي المادة الموصله
جرِّب: اشغل شمعه وامسك ملعقه معدنية بيدك وضعها على شعله الشمعه لمدة زمنية معينه واكتب لي بماذا شعرت ، وماتفسيرك لماحصل ؟
طيب اجبني ، ماذا لو وضعنا مدفأه كهربائية على الأرض ماذا ستلاحظ ؟ بلاشك ستشعر بهواء دافئ تدريجياً يملأ المكان
وتفسير ذلك :ان الهواء القريب من المدفأه تقل كثافته ، فيرتفع لأعلى ويحل محله هواء بارد أكبر كثافة وهكذا حتى يتم تدفئة الغرفه
: فهذة ثاني طريقه من طرق انتقال الحرارةوهي
: ب)انتقال الحرارة بالحمل
هو انتقال الحرارة خلال الأوساط السائلة والغازية بصعود جزئيات الوسط الساخنه (الأقل كثافه) لأعلى وهبوط جزئيات الوسط البارد (الأكبر كثافه) لأسفل
: هناك نوعان من الحمل
طبيعي/ ويؤدي إلى طفو المائع الساخن إلى حكته ، مثال على ذلك : عند وضع اناء يحتوي على سائل فوق موقد فإن الطبقه السفلى من السائل ترتفع درجه حرارتها بالتوصيل فتتمدد وبالتالي تقل كثافتها فتصعد سطح الإناء حامله معها كمية من الحرارة ، وتهبط الطبقه العليا إلى قاع الإناء فتسخن بدورها وتصعد إلى السطح أيضاً وهكذا تستمر الدورة صعوداً وهبوطاً حتى يسخن الماء ويغلي او يفور
قسري/تقوم مضخة بدفع المائع الساخن قسرياً إلى اتجاه معين ، مثال على ذلك : نظام التبريد في السيارات يتم تدوير الماء بين المحرك والردياتير بواسطة المضخة
: وآخر طريقه من طرق انتقال الحرارة
: ج)انتقال الحرارة بالإشعاع
تعتبر الطاقه الداخلية للجسم هي المصدر الاساسي للإشعاع ، وتتعلق كمية الطاقه المشعه على شكل موجات كهرومغناطيسية (تسير بسرعه الضوء)
: مفهوم الغاز المثالي
الغاز المثالي غاز نظري تم افتراض وجودة لتسهيل دراسة قوانين الديناميكا الحرارية وكذلك للتعرف على سلوك الغازات الحقيقية خاصة عندما تكون في حاله تخلخل (أي تحت ضغط منخفض)
: النظرية الحركية للغازات
يتكون الغاز من الذرات التي تترابط فيما بينها لتكوّن الجزئيات ، ومن المتعارف عليه أن المسافات بين جزئيات الغاز كبيرة جداً وهذا مايجعل الغاز قابلاً للإنضغاط مثلاً ، بالإضافه إلى أن الذرات المكونة للغازات في حالة حركة مستمرة ودائمة بصورة عشوائية ، وبالتالي فإنه لكل ذرة من هذه الذرات متوسط سرعه وطاقه حركية ، وكلما ارتفعت درجة الحرارة للوسط المحيط بجزئيات الغاز وذراته ، كلما زادت حركه تلك الذرات .. ومن هنا يمكن ان نحسب درجة حرارة الوسط المحيط بأي غاز بمجرد معرفه مقدار الزيادة في الطاقه الحركية لذرات الغاز
فلو أحضرنا إناءً وأغلقناه بمكبسٍ متحرك، وظلّ المكبس في مكانه دون أيِّ حركة، مع معرفتنا المُسبقة بدرجة حرارة الغاز الذي يحويه هذا الإناء، دعنا نحرّك المكبس للأسفل قليلًا لنضغط على جزيئات الغاز داخل الإناء.
يا تُرى ما هو ردّ فعل جزيئات الغاز؟
هل ستقبل الانضغاط؟
أم سيكون لها رأيٌّ آخر؟
بالفعل عزيزي القارئ ستقوم جُزيئات الغاز بمواجهة هذا المكبس ومقاومته، وذلك عن طريق حركتها العشوائية التصادمية، وسيظلّ المكبس يتحرك نحو الأسفل، حتى تتعادل القوة الضاغطة للمكبس، مع القوى الدافعة لجزيئات الغاز، وحينها سيحدث تساوٍ بين القوّتين في اتجاهين متضادَّين، وبالتالي سيتوقف المكبس عن الانزلاق.
فلنقم بضغط الغاز أكثر وأكثر، وندفع المكبس بقوّةٍ أكبر ممّا سبق، ستتضاءل المسافات البينية بين جُزيئات الغاز، ولكنّ درجة حرارتها لن ترتفع، كلُّ ما سيحدث هو زيادة سرعتها وطاقة حركتها فقط؛ لدفع المكبس إلى الأعلى، إذن فالمكبس بحاجة لقوةٍ إضافيةٍ لمجابهة الزيادة في سرعات جُزيئات الغاز، هذا ما تُخبرنا به «نظرية الحركة».
أهملنا في التجربة السابقة نوعَ الغاز الذي يملأ الوعاء، وانصبّ كلّ تركيزنا على مقاومة الغاز لحركة المكبس والزيادة في طاقة حركة الجُزيئات، لكن لو قمنا بتَكرار نفس التجربة، بنفس الظروف المشابهة ولكن على وعاءين، يملأُ كُلًّا منهما غازٌ مُختلفٌ عن الآخر، ولهما نفس الحجم، ويعانيان نفس الضغط بواسطة المكبس، ولديهما درجة حرارة متساوية، وبالتالي فإنّ كلّ ذرة لكلٍّ منهما تحوي نفسَ كمية الحركة لباقي الذرات، ونخلص من هذا الأمر باستنتاج أنّ كلا الوعاءين يحويان نفس العدد من الذرات، دون النظر لنوع الغاز في أيٍّ منهما، وبالتالي فإنّ «نظرية الحركة» تمدّنا بإفادة جديدة وهي تعيين عدد الذرات للغازات
طيب اجبني ، ماذا لو وضعنا مدفأه كهربائية على الأرض ماذا ستلاحظ ؟ بلاشك ستشعر بهواء دافئ تدريجياً يملأ المكان
وتفسير ذلك :ان الهواء القريب من المدفأه تقل كثافته ، فيرتفع لأعلى ويحل محله هواء بارد أكبر كثافة وهكذا حتى يتم تدفئة الغرفه
: فهذة ثاني طريقه من طرق انتقال الحرارةوهي
: ب)انتقال الحرارة بالحمل
هو انتقال الحرارة خلال الأوساط السائلة والغازية بصعود جزئيات الوسط الساخنه (الأقل كثافه) لأعلى وهبوط جزئيات الوسط البارد (الأكبر كثافه) لأسفل
: هناك نوعان من الحمل
طبيعي/ ويؤدي إلى طفو المائع الساخن إلى حكته ، مثال على ذلك : عند وضع اناء يحتوي على سائل فوق موقد فإن الطبقه السفلى من السائل ترتفع درجه حرارتها بالتوصيل فتتمدد وبالتالي تقل كثافتها فتصعد سطح الإناء حامله معها كمية من الحرارة ، وتهبط الطبقه العليا إلى قاع الإناء فتسخن بدورها وتصعد إلى السطح أيضاً وهكذا تستمر الدورة صعوداً وهبوطاً حتى يسخن الماء ويغلي او يفور
قسري/تقوم مضخة بدفع المائع الساخن قسرياً إلى اتجاه معين ، مثال على ذلك : نظام التبريد في السيارات يتم تدوير الماء بين المحرك والردياتير بواسطة المضخة
: وآخر طريقه من طرق انتقال الحرارة
: ج)انتقال الحرارة بالإشعاع
تعتبر الطاقه الداخلية للجسم هي المصدر الاساسي للإشعاع ، وتتعلق كمية الطاقه المشعه على شكل موجات كهرومغناطيسية (تسير بسرعه الضوء)
وضح مفهوم الغاز المثالي ، وأشرح النظريه الحركية للغازات
: مفهوم الغاز المثالي
الغاز المثالي غاز نظري تم افتراض وجودة لتسهيل دراسة قوانين الديناميكا الحرارية وكذلك للتعرف على سلوك الغازات الحقيقية خاصة عندما تكون في حاله تخلخل (أي تحت ضغط منخفض)
: النظرية الحركية للغازات
يتكون الغاز من الذرات التي تترابط فيما بينها لتكوّن الجزئيات ، ومن المتعارف عليه أن المسافات بين جزئيات الغاز كبيرة جداً وهذا مايجعل الغاز قابلاً للإنضغاط مثلاً ، بالإضافه إلى أن الذرات المكونة للغازات في حالة حركة مستمرة ودائمة بصورة عشوائية ، وبالتالي فإنه لكل ذرة من هذه الذرات متوسط سرعه وطاقه حركية ، وكلما ارتفعت درجة الحرارة للوسط المحيط بجزئيات الغاز وذراته ، كلما زادت حركه تلك الذرات .. ومن هنا يمكن ان نحسب درجة حرارة الوسط المحيط بأي غاز بمجرد معرفه مقدار الزيادة في الطاقه الحركية لذرات الغاز
فلو أحضرنا إناءً وأغلقناه بمكبسٍ متحرك، وظلّ المكبس في مكانه دون أيِّ حركة، مع معرفتنا المُسبقة بدرجة حرارة الغاز الذي يحويه هذا الإناء، دعنا نحرّك المكبس للأسفل قليلًا لنضغط على جزيئات الغاز داخل الإناء.
يا تُرى ما هو ردّ فعل جزيئات الغاز؟
هل ستقبل الانضغاط؟
أم سيكون لها رأيٌّ آخر؟
بالفعل عزيزي القارئ ستقوم جُزيئات الغاز بمواجهة هذا المكبس ومقاومته، وذلك عن طريق حركتها العشوائية التصادمية، وسيظلّ المكبس يتحرك نحو الأسفل، حتى تتعادل القوة الضاغطة للمكبس، مع القوى الدافعة لجزيئات الغاز، وحينها سيحدث تساوٍ بين القوّتين في اتجاهين متضادَّين، وبالتالي سيتوقف المكبس عن الانزلاق.
فلنقم بضغط الغاز أكثر وأكثر، وندفع المكبس بقوّةٍ أكبر ممّا سبق، ستتضاءل المسافات البينية بين جُزيئات الغاز، ولكنّ درجة حرارتها لن ترتفع، كلُّ ما سيحدث هو زيادة سرعتها وطاقة حركتها فقط؛ لدفع المكبس إلى الأعلى، إذن فالمكبس بحاجة لقوةٍ إضافيةٍ لمجابهة الزيادة في سرعات جُزيئات الغاز، هذا ما تُخبرنا به «نظرية الحركة».
أهملنا في التجربة السابقة نوعَ الغاز الذي يملأ الوعاء، وانصبّ كلّ تركيزنا على مقاومة الغاز لحركة المكبس والزيادة في طاقة حركة الجُزيئات، لكن لو قمنا بتَكرار نفس التجربة، بنفس الظروف المشابهة ولكن على وعاءين، يملأُ كُلًّا منهما غازٌ مُختلفٌ عن الآخر، ولهما نفس الحجم، ويعانيان نفس الضغط بواسطة المكبس، ولديهما درجة حرارة متساوية، وبالتالي فإنّ كلّ ذرة لكلٍّ منهما تحوي نفسَ كمية الحركة لباقي الذرات، ونخلص من هذا الأمر باستنتاج أنّ كلا الوعاءين يحويان نفس العدد من الذرات، دون النظر لنوع الغاز في أيٍّ منهما، وبالتالي فإنّ «نظرية الحركة» تمدّنا بإفادة جديدة وهي تعيين عدد الذرات للغازات
♥نلقاكم بخير
