فريق صقر الجنوب
المشرفين
حل مسائل لمادة الفيزياء الوحدة 12 الطاقة الحرارية الصف الحادي عشر متقدم الفصل الثالث
الوحدة 12 الطاقة الحرارية
القسم 1- درجة الحرارة والحرارة والاتزان الحراري
الدرس الأول
الدرس الثاني
القسم 2-الديناميكا الحرارية
الدرس الأول تغير الحالة
الدرس الثاني القانون الأول للديناميكا الحرارية
الدرس الثالث القانون الثاني للديناميكا الحرارية
https://drive.google.com/file/d/0B976YZX4SobqSlVTMS1FRjRSazQ/view?usp=sharing
مسائل القسم 1
1-عندما تفتح الماء الساخن لغسل الأطباق . ترتفع درجة حرارة أنابيب المياه . كم مقدار الطاقة الحرارية التي يمتصها أنبوب ماء نحاسي كتلته 2.3kg عندما ترتفع درجة حرارته من 20.00C إلى 80.00C . الوحدة 12 الطاقة الحرارية
القسم 1- درجة الحرارة والحرارة والاتزان الحراري
الدرس الأول
الدرس الثاني
القسم 2-الديناميكا الحرارية
الدرس الأول تغير الحالة
الدرس الثاني القانون الأول للديناميكا الحرارية
الدرس الثالث القانون الثاني للديناميكا الحرارية
https://drive.google.com/file/d/0B976YZX4SobqSlVTMS1FRjRSazQ/view?usp=sharing
مسائل القسم 1
2- تبيع شركات الكهرباء الطاقة الكهربائية بالكيلو واط- ساعة . حيث إن 1Kwh=3.6x106Jافترض أن تكلفة الكيلو واط هي 0.15AED لتشغيل سخان الماء الكهربائيلديك . كم تكلفة عملية تسخين 75kg من الماء من 150C إلى 430C لتملأ حوض الاستحمام ؟
3- التحدي: يحتوي نظام التبريد لمحرك سيارة على 20.0L من الماء ( تبلغ كتلة 1L من الماء 1kg )
a- ما التغير الذي يحدث في درجة حرارة الماء إذا تم إضافة 836.0kJ من الطاقة الحرارية ؟
b- افترض أننا في فصل الشتاء . وأن نظام التبريد في السيارة مملوء بالميثانول . كثافة الميثانول 0.80g/cm3 . ما الزيادة التي كانت ستحدث في درجة حرارة الميثانولإذا امتص 836.0kJ من الطاقة الحرارية ؟
4- توضع كتلة ألمنيوم مقدارها1.00x102g درجة حرارتها 100.00C في 1.00x102g من الماء تحت درجة حرارة 10.00C . تبلغ درجة الحرارة النهائية للخليط26.00C . ما هي الحرارة النوعية للألمنيوم ؟
6- يتم خلط عينة من الماء كتلتها 2.00x102g درجة حرارتها 80.00C مع 2.00x102g من الماء درجة حرارته 10.00C في الكالوريميتر . ما هي درجة الحرارة النهائية للخليط ؟
7- توضع قطعة من الزجاج كتلتها 1.50x102g درجة حرارتها 70.00C في وعاء مع 1.00x102g من الماء درجة حرارته 16.00C . ما هي درجة حرارة المزيجالنهائية ؟
8- التحدي : تم خلط 4.00x102gمن الماء درجة حرارته 15.00C مع 4.00x102g من الماء درجة حرارته 85.00C وبعد وصول النظام إلى الاتزان الحراري يتم إضافة 4.00x102g من الميثانول درجة حرارته 150C . افترض عدم فقدان طاقة حرارية إلى البيئة المحيطة . ما هي درجة الحرارة النهائية للخليط ؟
9-الفكرة الرئيسية : تشعردائماً ببرودة أرضية الحمام المغطاة بالبلاط عندما تقف حافي القدمين على الرغم من دفء باقي الحجرة . هل الأرضية أكثر برودة من باقيالحجرة ؟
10- درجة الحرارة : قم بإجراء التحويلات الآتية :
11- الوحدات : هل الوحدات هي نفسها للحرارة (Q) والحرارة النوعية ( C ) ؟ فسر
12- أنواع الطاقة : صف الطاقة الميكانيكية والطاقة الحركية لكرة سلة متحركة ..
13- الطاقة الحرارية : هل يمكن أن تكون الطاقة الحرارية لوعاء من الماء الساخن مساوية للطاقة الحرارية لوعاء من الماء البارد ؟ فسر إجابتك .
19- ما كمية الطاقة التي يمكن امتصاصها من خلال 1.00x102g من الثلج(-20.00C) لتتحول إلى ماء عند درجة حرارة 0.00C ؟
20- عينة قدرها 2.00x102g من الماء في درجة حرارة 60.00C يتم تسخينها حتى تتبخر عند درجة حرارة 140.00C . فما مقدار الطاقة الحرارية التي يتم امتصاصها ؟
https://www.blogger.com/
21- استخدم الرسم البياني في الشكل 15 لحساب حرارة انصهار وحرارة تبخر الماء بالجول لكل كيلو جرام .
22- يرغب مُشغل مصنع للصلب أن يحول 100kg من الحديد في درجة حرارة 250C إلى حديد منصهر ( درجة انصهار الحديد = 15380C ) فما مقدار الطاقة الحرارية اللازم استخدامها ؟ .
23- مسألة تحفيزية : ما مقدار الطاقة الحرارية اللازمة لتغيير 3.00x102g من الثلج عند درجة حرارة 30.00C- إلى بخار الماء عند درجة حرارة 130.00C ؟
24- يمتص بالون الغاز 75J من الطاقة الحرارية . يتمدد البالون ولكن تظل درجة الحرارة كما هي . ما مقدار الشغل الذي يبذله البالون عند التمدد ؟
25- يعمل المثقاب ثقباً صغيراً في كتلة من الألمنيوم مقدارها 0.40kg . ويسخن الألمنيوم بمقدار 5.00C . فما مقدار الشغل المبذول من المثقاب لعمل هذا الثقب ؟
26- كم عدد المرات التي تضطر فيها لإسقاط حقيبة من الرصاص كتلتها 0.50kg من ارتفاع 1.5m لتسخين الرصاص بمقدار 1.00C ؟
27- عندما تحرك كوباً من الشاي فإنك تبذل شغلاً مقداره 0.050J في كل مرة تحرك فيها المعلقة حركة دائرية في الكوب . كم مرة يجب أن تُحرك فيها المعلقة لتسخين كوب من الشاي كتلته 0.15kg بمقدار 2.00C ؟
28- مسألة تحفيزية : يُنفذ شغلاً على 100g من الماء . النظام معزول . ويستخدم جميع الشغل المبذول لتحويل الماء من درجة حرارة 900C إلى بخار ماء عند درجة1100C . فما مقدار الشغل المبذول على الماء ؟
29- الفكرة الرئيسة : صف انتقال الطاقة وتحولاتها الناتجة عن المحركات الحرارية . وفسر لماذا يسبب تشغيل المحركات الحرارية زيادة في الإنتروبي .
30- حرارة التبخير : كانت أجهزة التسخين تقوم ببث البخار في أجهزة التبريد في كل غرف المنزل .
في أجهزة التبريد يتكثف بخار الماء ويتحول إلى ماء . حلل هذه العملية واشرح كيف كانت تقوم بتدفئة الغرفة .
31- حرارة الانصهار : ما مقدار الطاقة الحرارية اللازمة لتحويل 50.0g من الثلج عند درجة -20.00C إلى ماء عند درجة 10.00C ؟
32- حرارة التبخر : ما مقدار الطاقة اللازمة لتحويل 1.0kg من فلز الزئبق من درجة حرارة 10.00C إلى درجة الغليان 3570C وتبخيرها بالكامل ؟
بالنسبة للزئبق HV=3.06x105J/kg , C =140J/kg.C
33- الطاقة الميكانيكية والطاقة الحرارية : رجل يستخدم مطرقة كتلتها 320kg وتتحرك بسرعة 5.0m/s لتكسير كتلة من الرصاص كتلتها 3.0kg . على صخرة كتلتها450kg . وعندما قام بقياس درجة حرارة كتلة الرصاص وجد أنها زادت بمقدار 5.00C فسر كيف حدث هذا .
34- الطاقة الميكانيكية والطاقة الحرارية : قام جيمس جول بقياس الفرق في درجة حرارة الماء على سطح شلال ماء وفي قاع الشلال بدقة . لماذا توقع أن يجد فارقاً؟
35- الطاقة الميكانيكية والطاقة الحرارية : بالنسبة لشلال الماء في الشكل السابق . احسب الفرق في درجة الحرارة على سطح الشلال وفي قاع الشلال . وأفترض أن الطاقة الكامنة للماء تتحول بالكامل إلى طاقة حرارية .؟
36- الإنتروبي : قيم لماذا تسبب تدفئة المنزل بالغاز الطبيعي زيادة في الأنمتروبي .
37- التفكير الناقد : الكثير من الحدائق والمتنزهات الرائعة بها أجهزة تقوم بنشر رذاذ دقيق من الماء . والذي يتبخر بسرعة . فسر لماذا تعمل هذه الطريقة على تبريد المنطقة المحيطة .
مسائل التقويم
38- الفكرة الرئيسة : اشرح الاختلافات بين الطاقة الميكانيكية لكرة وبين طاقتها الحرارية ودرجة حرارتها .39- هل توجد درجة حرارة للفراغ ؟ فسر ذلك .
40- هل جميع الجزيئات أو الذرات في السائل لها نفس السرعة ؟
41- هل جسمك مقياس جيد لدرجة الحرارة ؟ في يوم شتاء بارد . يعطي مقبض الباب الفلزي شعوراً بالبرودة أكثر من الأبواب الخشبية . فسر لماذا هذا الأمر صحيح .42- عند انتقال الطاقة الحرارية من جسم دافيء إلى جسم بارد ملامس له . هل يكون للجسمين نفس التغيرات في درجات الحرارة ؟.
43- ما المقدار الذي تحتاجه من الطاقة الحرارية لزيادة درجة حرارة 50.0g من الماء من 4.50C إلى 83.00C ؟.( مستوى 1)
44- كوب القهوة : كوب قهوة في درجة حرارة الغرفة . وتم وضعه في غسالة الأطباق الساخنة وذلك على النحو الموضح في الشكل 24 . في حالة وصول درجة حرارة الكوب إلى درجة حرارة غسالة الأطباق . ما مقدار الحرارة التي امتصها الكوب ؟ افترض أن كتلة غسالة الأطباق كبيرةبدرجة كافية بحيث لا تتغير درجة حرارتها بشكلملحوظ .
45-كتلة من التنجستين 1.00X102g بدرجة حرارة 100.00c تم وضعها في 2.00X102g من الماء بدرجة حرارة 20.00c . فوصل الخليط إلى الاتزان الحراري عند درجة حرارة 21.20c . احسب الحرارة النوعية للتنجستين .( مستوى 1 )
46.- عينة من الماء 6.0X102g بدرجة حرارة 90.00C خلطت مع 4.00X102Kg من الماء بدرجة حرارة 22.00C . افترض أنه لا توجد طاقة حرارية مفقودة في الحاوية أو ما يحيط بها . ما هي درجة الحرارة النهائية للخليط ؟ ( مستوى 1 )
47- كتلة مقدارها 5.00X102g من فلز تمتص طاقة حرارية 5016J عندما تتغير درجة حرارتها من 20.00C إلى 30.00C احسب الحرارة النوعية للفلز .( مستوى 1 )
48- الطاقة الحرارية لسيارة صغيرة تسير بسرعة 100Km/h تبلغ 2.9X105J . ولمعرفة مقدار الطاقة اللازمة لتسخين الماء . كم عدد لترات الماء التي ستقوم الطاقة البالغة 2.9X105J برفع درجة حرارتها من درجة حرارة الغرفة 20.00C إلى درجة الغليان 100.00C ؟0 (مستوى 2 )
49- محرك السيارة : محرك سيارة مصنوع من حديد الزهر كتلته 2.50X102Kg ويحتوي على الماء كونه عامل تبريد . افترض أن درجة حرارة المحرك هي 35.00Cعند توقفه عن العمل وأن درجة حرارة الهواء هي 10.00C . الطاقة الحرارية الصادرة من المحرك والماء بداخله بصفته عامل تبريد تساوي 4.40X106J ما كتلة الماء المستخدمة لتبريد المحرك ؟( مستوى 2)
50- سخان المياه : سخان كهربائي مستخدم لتسخين كوب من الماء . وذلك على النحو الموضح بالشكل 25 . الكوب مصنوع من الزجاج ويحتوي على 250g من الماء لدرجة ما الزمن المستغرق لوصول الماء إلى درجة الغليان ؟ افترض أن درجة حرارة الكوب هي نفس درجة حرارة الماء في جميع الأوقات وأنه لم تفقد أي طاقة حرارية في الهواء . ( مستوى 2 )
52- تم وضع قطعة من الخارصين بدرجة حرارة 71.00C في حاوية بها ماء وذلك على النحو الموضح في الشكل 26 . ما درجة الحرارة النهائية للماء والخارصين ؟
57- من الطرائق التي تستخدم في التبريد قديماً ,استخدام قوالب من الجليد في تبريد المنزل . فإذا استخدم قالب كتلته 20.0kg وكانت درجة حرارة الثلج عند توصيله0.00C. ما مقدار الطاقة الحرارية التي امتصها الثلج أثناء انصهاره ؟
58- عينة من الكلوروفورم كتلتها 40.0g تم تكثيفها من حالة البخار إلى الحالة السائلة عند درجة 61.60C . وتُصدر 9870J من الطاقة الحرارية . ما هي حرارة تبخرالكلوروفورم ؟
59- سيارة كتلتها 750kg تسير بسرعة 23m/s واستخدم سائقها المكابح للتوقف . افترض أن جميع طاقة الحركة حُلت إلى طاقة حرارية . تحتوي المكابح على 15kg من الحديد والذي يمتص الطاقة . ما هي الزيادة في درجة حرارة المكابح ؟
60- ما هو مقدار الطاقة الحرارية المضافة إلى 10.9g من الثلج عند درجة حرارة -20.00C- لتحويله إلى بخار ماء عند درجة 120.00C ؟
61- رصاصة بكتلة 4.2g تتحرك بسرعة 275m/s وتصطدم بلوح معدني وتتوقف بعدها . في حال إن تحولت جميع طاقتها الحركية إلى طاقة حرارية ولم تترك تلك الطاقة الحرارية الرصاصة . ما مقدار التغير في درجة الحرارة؟؟
62- المشروبات : مشروب عليه ملصق يوضح أنه يشمل على كولا منخفضة الطاقة . يوضح الملصق أن 100mL يعطي 1.7kJ . وتشتمل عبوة المشروب على 375mLمن الكولا . وشربت هدى الكولا وترغب في التخلص من الطاقة هذه التي أمدها بها هذا المشروب . من خلال صعود السلالم . ما الارتفاع الذي يتعين على هدى أن تصل إليه في حالة كانت كتلتها 65.0kg
70- ما هي كفاءة المحرك الذي يُنتج 1800J/s في حين يحرق الجازولين لإنتاج 5300J/s ؟ ما هي مقدار الحرارة المهدورة التي يُنتجها المُحرك في الثانية ؟
-12-71الة ختم المعادن : ألة لختم المعادن في مصنع تُنتج 2100J من الشغل في كل مرة تختم بها قطعة معدن . افترض أن الشغل يُغير فقط الطاقة الحرارية الداخليةللمعدن . وتُغمس كل قطعة مختومة بعد ذلك في قدر ماء تبريد كتلته 32.0kg . كم مقدار الزيادة في درجة حرارة القدر والتي تحدث في كل مرة تُغمس فيها قطعة من المعدن المختوم فيه ؟ ؟
73- سيارة كتلتها 1500kg وتوقفت بعد أن كانت تسير بسرعة 25m/s وتحولت جميع الطاقة بالسيارة إلى المكابح افترض أن المكابح من الألمنيوم و كتلتها 45kg ما التغير الذي طرأ على درجة حرارة المكابح ؟
74- الشاي المثلج : لإعداد الشاي المثلج . تضع الشاي بالماء الساخن وبعدها تضع الثلج . إذا كان لديك 1.0L في درجة حرارة 900C . ما هو مقدار الثلج اللازم لتبريده لتُصبح درجة حرارته 00C ؟ هل سيكون من الأفضل ترك الشاي إلى أن يبرد ليصل لدرجة حرارة الغرفة قبل وضع الثلج ؟
اتقان المفاهيم
53---56والمسائل 63----69
التعديل الأخير بواسطة المشرف: