طلابنا من الصف الأول وحتى الأول ثانوي، احصل على هديتك مع أي عرض بتطلبه، بطاقة 28 د أو 50 د

درس الفصل السادس : الحرارة والاتزان الحراري

درجة الحرارة وميزان الحرارة

درجة الحرارة : هي خصيصة للجسم تحدد اكتسابه للحرارة أو فقدانه لها عند اتصاله بأجسام أخرى.


وبعبارة أخرى فإن اتجاه انتقال الحرارة من الجسم أو إليه، تحدده درجة حرارة الجسم. وعندما يتلامس جسمان تنتقل الحرارة من الجسم الأكثر سخونة ، (درجة حرارته أعلى) إلى الجسم الأقل سخونة أو الأكثر برودة (درجة حرارته أقل).


** تنتقل الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد وبذلك تنخفض درجة الحرارة في الأول وترتفع في الثاني حتى تتساويا. عندئذ يقال إن الجسمين وصلا إلى حالة اتزان حراري.


أما الطاقة الحرارية فهي أحد أشكال الطاقة التي نحصل عليها من التحولات المختلفة للطاقة؛ فاشتعال الحطب مثلا يحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية، والمصباح الكهربائي يحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية بينما عمليّة طهي الطعام تحوّل الطاقة الحرارية إلى طاقة كيميائية.


أدوات قياس درجة الحرارة

يعد ميزان الحرارة الأداة المباشرة لقياس درجة الحرارة ، ومن أشهر أنواعه الزئبقي وفيه يستخدم فلز الزئبق السائل الذي يتمدد فيزداد حجمه بارتفاع درجة حرارته وقد يستخدم سائل آخر مثل الكحول بدلا من الزئبق.



أنظمة قياس درجة الحرارة

1- نظام السلسيوس

وضع هذا النظام (أنريس سلسيوس) وفيه تساوي درجة تجمد الماء (صفرا) ودرجة غليانه (100) ؛ أي أن الفرق بين درجتي تجمد الماء وغليانه 100 درجة لذلك كان يُسمى قديما النظام المئوي.


2- نظام الفهرنهايت

وضع هذا النظام (دانيال فهرنهايت) وفيه تساوي درجة تجمد الماء (32 ف) ودرجة غليانه (212 ف) والفرق بينهما 180 درجة.


لاحظ أن كل 10 درجات سلسيوس يقابلها 18 درجة فهرنهايت.


3- نظام الدرجة المطلقة (كلفن)

وضع هذا النظام (اللورد كلفن) والدرجة فيه تساوي الدرجة في نظان سلسيوس ، إلا إن صفر هذا النظام يعادل -273 س فيمكن التعبير عن درجة تجمد الماء بأنها تساوي 273 ك .


مثال



مثال


كمية الحرارة

كيمة الحرارة هي مقدار الطاقة الحرارية المنقولة من جسم إلى آخر. وتقاس كمية الحرارة التي يكتسبها الجسم او يفقدها باستخدام وحدة (سُعر) ، علما بأن الطاقة بمختلف أشكالها ومنها الطاقة الحرارية تُقاس بوحدة (جول).


توصل العالم جيمس جول إلى العلاقة الحسابية بين الجول والسّعر والتي تسمى المكافئ الميكانيكي الحراري وقد اتفق على أن :

1 سُعر = 4.186 جول


لتحديد كمية الحرارة التي يكتسبها الجسم عند تبادله الطاقة الحرارية مع جسم آخر يلزم تحديد كميات فيزيائية معينة :

1- تغير درجة الحرارة

الحرارة كمية تختلف عن درجة الحرارة مع أننا نحسب كمية الحرارة التي تزود بها الأجسام أو تؤخذ منها بدلالة التغير في درجات حرارتها ، فكلما كان التغير في درجة حرارة الجسم كبيرا لزم لإحداثه كمية كبيرة من الحرارة.


2- الكتلة

كلما زادت كتلة الجسم زادت كمية الحرارة اللازمة لتسخينه.


3- نوع المادة

لكل مادة خاصية فيزيائية تؤثر في كمية الحرارة اللازمة لتسخين كتلة معينة منها لتبلغ درجة حرارة معينة وقد سميت هذه الخاصية بالحرارة النوعية للمادة.

* الحرارة النوعية : كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلو غرام واحد من المادة درجة سلسيوس واحدة.


كلما كانت الحرارة النوعية للمادة أكبر لزم توافر كمية أكبر من الحرارة لرفع درجة حرارتها درجة واحدة.


وتحسب كمية الحرارة المكتسبة أو المفقودة من العلاقة الآتية :


كمية الحرارة = كتلة الجسم × الحرارة النوعية لمادة الجسم × التغير في درجة الحرارة


* السعة الحرارية : هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الجسم كله درجة سلسيوس واحدة.


وترتبط السعة الحرارية مع الحرارة النوعية بالعلاقة الآتية :


السعة الحرارية للجسم = كتلة الجسم × الحرارة النوعية لمادة الجسم


وحدة قياس السعة الحرارية هي (جول / س).


المخاليط الحرارية والاتزان الحراري

المخلوط الحراري

هو اختلاط مادتين أو أكثر أ وتلامس جسمين أو أكثر في درجة الحرارة. بحيث تفقد المادة ( أو الجسم ) ذات درجة الحرارة العالية كمية من الحرارة في حين تكتسب المادة ( أو الجسم ) ذات الدرجة الأقل هذه الكمية من الحرارة وقد يكون المخلوط معزولا حراريا عن الوسط المحيط به ، مما يحول دون انتقال الحرارة إليه ويؤدي ذلك إلى انتقال كمية الحرارة بين المواد المخلوطة فقط.


ويستخدم لذلك إناء خاص معزول حراريا لاحتواء المخاليط الحرارية يُسمى (المسعر). والنظام الحراري المعزول عن الوسط المحيط الذي لا يحدث فيه تبادل حراري بين النظان والوسط يُسمى نظاما مغلقا.


وفي المقابل هناك النظام المفتوح الذي يسمح بتبادل الطاقة الحرارية بين مكونات المخلوط والوسط المحيط به.

إذ يحدث تبادل حراري مع الوسط المحيط.


الاتزان الحراري

يستمر انتقال الحرارة بين مكونات المخلوط الحراري حتى تتساوى درجة الحرارة لتلك المكونات بعد مدة من الزمن عندئذ يصل المخلوط الى حالة الاتزان الحراري.


ففي حالة النظام المغلق فإن مكونات النظام وهي المسعر وما بداخله من مواد ستتبادل الطاقة الحرارية فيما بينها فيستمر انتقال الحرارة من المادة التي درجة حرارتها اعلى الى المادة التي درجة حرارتها ادنى حتى تصبح للمادتين والجدار الداخلي للمسعر درجة الحرارة نفسها فيحصل الاتزان الحراري.


اما في النظام الحراري المفتوح فيحصل الاتزان الحراري بين الجسم والوسط الميحط به.


instagram youtube whatsapp