مدرسة جواكاديمي

هنا يمكنك تصفح مدرسة جو اكاديمي، المنهاج، اسئلة، شروحات، والكثير أيضاً

حالات المادة وتحولاتها

الفيزياء - الصف التاسع

فهرس الكتاب

الشرح

النتاجات

الملخص

أوراق العمل

حل اسئلة الدرس

حالات المادة وتحولاتها

هناك ثلاث حالات معروفة للمادة وهي:

1- الحالة الصلبة : لها شكل محدد وحجم محدد وجزيئات المادة الصلبة ترتبط بقوة كبيرة تجعلها لا تتحرك

بسهولة حيث ان حركتها محدودة على صورة اهتزاز موضعي فقط.

2- الحالة السائلة: لها حجم محدد ثابت ولكنها تأخذ شكل الاناء الموضوعة فيه وتكون قوى الترابط بين

جزيئاتها اضعف من الحالة الصلبة مما يتسبب في سهولة حركة الجزيئات وزيادة طاقتها

الحركية.

3- الحالة الغازية: لها شكل وحجم غير محددين، كثافتها قليلة ، قوى الترابط ضعيفة جدا وتكاد ان تكون

معدومة وطاقة حركة الجزيئات كبيرة جدا تؤدي الى تصادمها مع بعضها ومع جدران الاناء التي

يحويها تشكل ضغطا على الجدران يسمى ضغط المائع.

تتميز المواد السائلة والغازية بأن ليس لها شكل محدد وبذا تسمى الموائع.

لكي تتحوّلَ المادّةُ مِنْ حالةٍ إلى أخرى، لا بُدّ من تزويدِها بكمّيةٍ كافيةٍ من الحرارةِ أو سحب كمية مماثلة منها،

وهناك تحولات للمادة كما في الشكل المقابل. لاحظ أن هناك لون على سهمان ذات لون أحمر للدلالة

على زيادة درجةالحرارةواكتساب كمية من الحرارة وسهمان ذات لون الازرق للدلالة اخفاض درجة الحرارة

فقدان كمية حرارية). ومن الشكك نتوصل إلى مفاهيم مرتبطة بتحولات المادة وهي كما يلي:

التبخر: تحول المادة من الحالة السائلة الى الغازية بتزويد المادة بالحرارة.

التكاثف: تحول المادة من الحالة الغازية الى السائلة بفقدان المادة للحرارة.

الانصهار: تحول المادة من الحالة الصلبة الى السائلة بتزويد المادة بالحرارة.

التجمد: تحول المادة من الحالة السائلة الى الصلبة بفقدان المادة للحرارة.

التسامي: تحول المادة من الحالة الصلبة الى الغازية مباشرة دون المرور بالحالة السائلة بتزويد المادة

بحرارة كبيرة

التبلور: تحول المادة من الحالة الغازية الى الصلبة مباشرة دون المروربالحالة السائلة بفقدان المادة

للحرارة بشكل كبير وسريع.

تحول المادة بين الحالتين الصلبة والسائلة

لكي تتحوّلَ المادّةُ مِنْ حالةٍ صلبة إلى سائلة، لا بُدّ من تزويدِها( إكسابها) بكمّيةٍ كافيةٍ من الحرارة،درجة الحرارة التي

تتحول عندها المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة تسمى درجة حرارة الانصهار. وتبين الأنشطة المخبرية أن

درجة حرارة الانصهار للجليد ( صلب) تبقى ثابتة أثناء تحوله إلى ماء ( سائل ) حتى تحول جميع الجليد إلى ماء.

لماذا تبقى درجة الحرارة ثابتة اثناء الانصهار رغم التزويد بكمية من الحرارة؟

ان كمية الحرارة لقد استهلكت في كسر الروابط بين جزيئات المادة الصلبة وزيادة طاقتها وابتعادها عن مواضعها

وهي طاقة كامنة فلم تظهر على شكل ارتفاع في درجة حرارة المزيج. وتسمى كمية الحراة اللازمة لتحويل 1 كغ من المادة

من الحالة الصلبة الى الحالة السائلة مع ثبات درجة الحراة بالحرارة الكامنة للانصهار وتقاس بوحدة جول/كغ.

وكمية الحرارة اللازمة لتحويل كميو من المادة من حالة الصلبة إلى الحالة السائلة مع ثبات درجة الحرارة تعطى بالعلاقة:

كمية الحرارة اللازمة لصهر كمية من المادة = الكتلة × الحرارة الكامنة للانصهار.

لاحظ في الشكل المجاور ، في المرحلة ( أ ) الجليد تغيرت درجة حرارته من ( 10^oC -) إلى ( 0 ) وهو على الحالة نفسها,

بينما في الحالة ( ب ) وهي حلة انهار تثبت درجة الحرارة رغم اكتساب للحرارة( حرارة كامنة للانصهار) حتى تحول جميع

الجليد إلى ماء، والمرحلة ( جـ ) في الشكل ترتفع درجة حرارة الماء وهو على الحالة نفسها.

تختلف درجة الانصهار والحرارة الكامة للاتصهار من ماد إلى أخرى، وتعتبر هذه صفة مميزة لكل مادة نقية.

سؤال محلول: ماذا نقصد بقولنا بقولنا:

1- مقدار درجة انصهار النحاس ( 1083^oC )

الجواب : يتحول الحديد من حالة الصلابة إلى حالة السيولة عند درجة حرارة تساوي 1083^oC

2- الحرارة الكامنة للجليد تساوي ( 3.33x10⁵) جول/ كغ

الجواب: يحتاج كيلوغرام واحد من الجليد إلى كمية حرارة مقدارها ( 3.33x10⁵) لتحويله من الحالة

الصلبة إلى الحالة السائلة عند درجة الحرارة نفسها.

ملاحظات: 1- درجة حرارة تجمد مادة محددة ( التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ) المادة تساوي درجة

حرارة انصهارها.

2- الحرارة الكامنة للتجمد لمادة ما نساوي الحرارة الكامنة لانصهارها,

3- كمية الحرارة المكتسبة من المادة او المفقودة منها وهي على الحالة نفسها تعطى بالعلاقة:

كمية الحرارة المكتسبة = الكتلةْ × الحرارة النوعية × التغير في درجة الحرارة

المثال1:

احسب كمية الحراة اللازمة لتحويل مكعب من الجليد كتلته 20 غ ، بدرجة حرارة (صفر⁰س) ، الى ماء عند درجة الحراة نفسها؟

ومن الجدول السابق نجد أن درجة الحرارة الكامنة للانصهار للماء (جليد) = 3.33x10⁵جول

الحل:

يجب أولا تحويل 20 غ الى ..... كغ

$20 غ \times \frac{1 ك غ}{1000 غ} = 02.0 كغ$

كمية الحرارة= الكتلة $\times$ الحرارة الكامنة للانصهار

= 0.02 $\times$ 3,33x10⁵ = $6.66 \times 103$ جول

المثال 2:

احسب كمية الحرارة اللازم تزويدها لكتلة قدرها 5 كغ من الجليد في درجة حرارة -20 ⁰ س ،

لتتحول الى ماء في درجة حرارة (صفر ⁰س) ،

علما ان الحرارة النوعية للجليد 2100 جول/ كغ.⁰س.

الحل:

لرفع درجة حرارة الجليد من -20⁰ س الى صفر ⁰س، لاحظ الشكل المقابل. نستخدم العلاقة:

كمية الحرارة = ك خ× ح ن × $∆$ د

= 5 × 2100 ( 0 - (-2) )= 210000 = 2.1x10⁵جول

كمية الحرارة اللازمة لانصهار الجليد عند ثبات درجة الحرارة = الكتلة × الحرارة الكامنة لانصهار الجليد

= 5× 3.33x10⁵= 1

= 16.65x10⁵ جول

كمية الحرارة الكلية = مجموع كميتي الحرارة

= 16.65x10⁵ + 2.1x10⁵

= 18.75x10⁵ جول

المثال 3: احسب كمية الحراة اللازم تزويدها ل 10 كغ من الجليد درجة حرراته -20 ⁰ س ليصبح ماء بدرجة 30 ⁰س ، علما ان

الحرارة النوعية للجليد 2100 جول/كغ.⁰س ، والحرارة النوعية للماء 4200 جول /كغ. ⁰ س؟

المرحلة 1- من -20 ⁰س الى 0 ⁰ س

كمية الحرارة = ك $\times$ ح _ن $\times$ $∆ د$

= 10 $\times$ 2100 $\times$ (0- (-20))= 4.2 $\times$ 10 ⁵جول

المرحلة 2- من 0 ⁰س جليد الى 0 ⁰ س ماء

كمية الحرارة= الكتلة $\times$ الحرارة الكامنة للتصعيد

= 10 $\times$ 3.33 $\times$ 10⁵ =33.3 $\times$ 10 ⁵جول

المرحلة 3- من 0 ⁰ س ماء سائل الى ماء سائل درجة حرارته 30 ⁰ س

كمية الحرارة = ك $\times$ ح _ن $\times$ $∆ د$

= 10 $\times$ 4200 $\times$ (30 - 0)= 12.6 $\times$ 10 ⁵ جول

وبذا تكون مجموع الطاقة المزودة

= 4.2 $\times$ 10 ⁵+ 33.3 $\times$ 10 ⁵ + 12.6 $\times$ 10 ⁵ = 50.1 $\times$ 10 ⁵ جول.

تحول المادة بين الحالتين السائلة والغازية:

من الأخطاء الشائعة عند البعض أن المواد تتبخر عند درجة حرارة معينة ، ولكن المواد تتبخر عند اي درجة ولكن

يزداد معدل تبخرها عند تسخينها، ويكون التبخر من سطحها فقط وعندما يصبح التبخر من جميع أجزاء المادة

السائلة تبدأ عملية الغليان حتى تتحول المادة جميعها إلى الحالة الغازية.

وتسمى درجة الحرارة التي يمكن للمادة ان توجد عندها في حالتي السيولة والغازية معا في حالة اتزان حراري

بدرجة الغليان ولكل مادة درجة غليان مميزة لها.

لاحظ الرسم البياني المجاور، في المرحلة ( أ ) ترتفع درجة الحرارة للماء مع اكتسابه كمية من الحرارة

وعندما يبدأ الماء بالغليان تثبت درجة الحرارة عند ( 100 ْ س ) المرحلة ( 2 ) الواردة في الرسم البياني المقابل

أي ترتفع درجة حرارة السائل حتى الغليان ومن ثم تثبت درجة الحرارة حيث تستهلك الحرارة لتزويد جزيئات السائل

بالطاقة الحركية اللازمة التي تمكنها من الافلات والتحرك بحرية على شكل بخار ( الحالة الغازية).وتسمى

كمية الحرارة اللازمة لتحويل 1 كغ من المادة من حالة السيولة الى الحالة الغازية عند

درجة الغليان الثابتة بالحرارة الكامنة للتصعيد وتقاس بوحدة جول/ كغ

وكمية الحرارة اللازمة لتحويل كمية من السائل الى غاز مع ثبات درجة الحرارة تعطى بالعلاقة التالية:

كمية الحرارة اللازمة لتحويل المادة من حالة السيولة إلى الغازية = الكتلة × الحرارة الكامنة للتصعيد.

المواد النقية المختلفة تختلف في درجة الانصهار ودرجة الغليان والحرارة الكانت للانصهار

والحرارة الكامنة للتصعيدوهذه نعتبر من الخواص الفيزيائية المميزة لكل مادة نقية.

سؤال وجواب:

ماذا نقصد بكل مما يلي:

1- درجة غليان الحديد تساوي 2861 ْس.

الجواب: يتحول الحديد من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية عند درجة حرارة 2861 ْس.

2- الحرارة الكامنة لتصعيد الماء تساوي 2.26x10⁶ جول / كغ

الجواب: واحد كيلوغرام من الماء يحتاج إلى كمية حراره مقدارها 2.26x10⁶ لتحويله

من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ( بخار ).

درجة الانصهار ودرجة الغليان والحرارة الكامنة للانصهار والحرارة الكامنة للتصعيد لبعض المواد

المثال 1:

احسب كمية الحرارة للازمة لتحويل 2 كغ من الماء ، درجة حرارتها 10 ⁰ س ، بصورة كاملة الى بخار ماء درجة حرارته 100 ⁰ س.

علما ان الحرارة الكامنة للتصعيد للماء 2.26 $\times$ 10 ⁶ جول/كغ

الحل: لرفع درجة حرارة الماء من 10 ⁰ س الى 100 ⁰ س :

كمية الحرارة = ك $\times$ ح ن $\times$ $∆ د$

= 2 $\times$ 4200 $\times$ (10-100)= 7.56 $\times$ 10 ⁵ جول

تحويل الماء الى بخار عند درجة الحرارة نفسها:

كمية الحرارة= الكتلة $\times$ الحراة الكامنة للتصعيد

= 2 $\times$ 2.26 $\times$ 10 ⁶ = 4.52 $\times$ 10 ⁶ جول

كمية الحرارة الكلية = (0.756 + 4.52) $\times$ 10⁶ = 5.276 $\times$ 10 ⁶ جول

المثال 2 : احسب كمية الحرارة اللازمة لتحويل 2 كغ من الماء درجة حرارته 10 ⁰ س الى بخار درجة حرارته 120 ⁰ س ؟

الحل: في المثال السابق تم حساب كمية الحرارة من 10 ⁰ س الى بخار درجة حرارته 100 ⁰ س،

والآن نحسب كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة البخار المحصور من 100 ⁰ س إلى 120 ⁰ س.

علما ان الحرارة النوعية لبخار الماء = 2100 جول/كغ.⁰س

كمية الحرارة = ك $\times$ ح _ن $\times ∆ د$

= 2 $\times$ 2100 $\times$ (120 - 100)=0.84 $\times$ 10 ⁵ جول

وبالتالي مجموع الطاقة الازمة لرفع درجة حرارة 2 كغ من ماء سائل من 10 ⁰ س الى بخار 120 ⁰ س:

= (5.276 +0.084 ) $\times$ 10 ⁶ =5.360 $\times$ 10 ⁶ جول

المثال 3:

يمثل الرسم البياني التالي العلاقة بين درجة حرارة مادة مفترضة وبين مقدار الطاقة الحرارة التي

تزود بها، اعتماداً على البيانات على الرسم، اجب عن الاسئلة التالية:

أ- ما درجة حرارة انصهار المادة؟ وما درجة غليان المادة؟

ب- ما الحالة التي تكون عليها المادة عند كل من المراحل ( A.B.C.D.E

جـ- حرارة اللازمة حتى تتحول المادة من حالة السيولة الى الحالة الغازية:

الحل:

أ- درجة الانصهار 60 ^ْس ودرجة الغليان 90 ^ْ س

ب-

A	B	C	D	E
صلبة	صلبة + سائلة	سائلة	سائلة + غازية	غازية

جـ- حرارة اللازمة حتى تتحول المادة من حالة السيولة الى الحالة الغازية = 45 - 30= 15 كيلوجول

مدرسة جواكاديمي

حالات المادة وتحولاتها

الفيزياء - الصف التاسع

التطبيق لنظام

MAC

التطبيق لنظام

WINDOWS