الفصل الثامن : قياس درجة الحرارة

أبـو مـريـم · #1 01-04-2011, 04:11 PM

أهم التعريفات:
(1) المادة: هى كل ما يشغل حيزا من الفراغ و له كتلة .
(2) الجزىء: هو أصغر جزء من المادة يمكن أن يوجد فى حالة انفراد ويحمل الخواص الكيميائية المميزة للمادة .
(3) الطاقة الداخلية للمادة : هى مجموع طاقتى الوضع والحركة لجزيئات الجسم .
(4) النظام: مجموعة من الجزيئات أو الجسيمات بينها علاقة ما .
(5) درجة حرارة جسم ( نظام ) : هى الخاصية التى يمكن بواسطتها الحكم على النظام من حيث كونه فى حالة
اتزان حرارى مع الوسط المحيط أو فى حالة عدم اتزان حرارى معه .
(6) الترمومتر : هو وسيلة لقياس درجة الحرارة .
(7) الاتزان الحرارى : هو وجود عدة أنظمة لها نفس درجة الحرارة .
(8) المادة الترمومترية : هى المادة التى تستخدم في صناعة الترمومتر ويكون لها خاصية فيزيائية تتغير بانتظام
مع تغير درجة الحرارة .

أبـو مـريـم · #2 01-04-2011, 04:12 PM

أهم التعليلات:

(1) ترك فواصل عند تصميم الكبارى والسكك الحديدية والمنشآت المعدنية ؟
ج : لأنه عند عدم وجود فواصل للتمدد يؤدى ذلك إلى انبعاج ( تقوس ) قضبان السكك الحديدية بتأثير الحرارة
ويحدث ذلك فى المنشآت المعدنية .
(2) حدوث العواصف ووجود البقع الشمسية ؟
ج : بسبب حدوث تيارات الحمل . أو : لأن ارتفاع درجة حرارة الهواء يجعل الهواء الساخن يصعد لأعلى ويهبط
الهواء البارد لأسفل .
(3) تتمدد المواد بالحرارة وتنكمش بالبرودة ؟
ج : لأنه عند رفع درجة حرارة المادة يزداد اهتزاز الجزيئات وتزداد المسافات بينها فتتمدد ولكن عند خفض درجة
حرارة المادة يقل اهتزاز الجزيئات وتقل المسافات بينها فتنكمش .
(4) توضع المدفأة على أرضية الغرفة بينما تثبت المروحة فى سقف الغرفة ؟
ج : لأن الهواء الساخن يصعد لأعلى والهواء البارد يهبط لأسفل .
(5) وجود أربع عوارض ثابتة فى مسعر جول ؟
ج : لمنع دوران الماء كلية .
(6) وجود عوارض متحركة فى مسعر جول ؟
ج : لتقوم بالاحتكاك مع الماء وتزداد الطاقة الداخلية للماء .
(7) تعتبر درجة الحرارة مقياسا للطاقة الداخلية للجسم ؟
ج : لأنه إذا اكتسب الجسم كمية من الطاقة الحرارية تزداد سعة اهتزاز الجزيئات وتزداد بالتالى طاقة حركتها فتزداد
الطاقة الداخلية وترتفع درجة حرارة الجسم بينما إذا فقد الجسم كمية من الطاقة الحرارية تقل سعة اهتزاز
الجزيئات وتقل بالتالى طاقة حركتها فتقل الطاقة الداخلية وتنخفض درجة حرارة الجسم .
(8) يجب أن تكون الأنبوبة الشعرية فى الترمومترات السائلة ذات قطر صغير ( ضيقة ) ؟
ج : حتى يكون ارتفاع السائل كبير وملحوظ وبالتالى تكون القراءة دقيقة .
(9) يستخدم الزئبق كمادة ترمومترية ؟
ج : لأنه يتمدد بانتظام بتغير درجة الحرارة وحرارته النوعية صغيرة فلا يكتسب كمية كبيرة من الحرارة من الوسط
كما أنه لا يعلق بجدران الأنبوبة أثناء التمدد أو الانكماش .
(10) لا يصلح الماء كمادة ترمومترية ؟
ج : لأنه لا يتمدد بانتظام بتغير درجة الحرارة وحرارته النوعية كبيرة فيأخذ كمية من الحرارة من الوسط كما أنه يعلق
بجدران الأنبوبة الشعرية .
(11) الدرجة 20 oc تقابل 293 oK ؟
ج : لأن T oK = t oc + 273
T oK = 20 + 273 = 293 oK
(12) إذا رفعت درجة حرارة جسم 20 oc تكون رفعت 20 oK ؟
ج : لأن أقسام تدريج كلفن وأقسام تدريج سلزيوس متساوية ( 100 قسم ) .
(13) الدرجة الكلفينية أكبر من الدرجة الفهرنهيتية ؟
ج : لأن تدريج كلفن مقسم إلى 100 قسم بينما تدريج فهرنهيت مقسم إلى 180 قسم .

أبـو مـريـم · #3 01-04-2011, 04:14 PM

ما معنى قولنا أن:
(1) الطاقة الداخلية لجسم 30 j ؟
ج : أى أن مجموع طاقتى الوضع والحركة لجزيئات الجسم= 30 j.
(2) جسمان فى حالة اتزان حرارى ؟
ج : أى أن الجسمين لهما نفس درجة الحرارة .

أبـو مـريـم · #4 01-04-2011, 04:16 PM

فروض النظرية الجزيئية لتركيب المادة :

(1) المادة تتركب من جزيئات .
(2) توجد بين الجزيئات مسافات جزيئية :

وتكون صغيرة جداً فى الجوامد وأكبر قليلاً فى السوائل وكبيرة نسبياً فى الغازات .

(3) ترتبط جزيئات المادة ببعضها بقوى تسمى قوى التماسك الجزيئية :

وتكون هذه القوى كبيرة جداً فى الجوامد وصغيرة جداً فى الغازات .
(4) جزيئات المادة فى حالة حركة مستمرة :

وتكون اهتزازية فى الجوامد وانتقالية فى السوائل والغازات .

أبـو مـريـم · #5 01-04-2011, 04:17 PM

إرشادات لحل المسائل :

(1) L0 , P0 , R0 : عند نقطة الانصهار – عند نقطة التجمد – عند النقطة الثابتة السفلى – عند 0 oC .
(2) L100 , P100 , R100 : عند نقطة الغليان – عند النقطة الثابتة العليا – عند 100 oC .

أبـو مـريـم · #6 01-04-2011, 04:18 PM

اختبر نفسك

(1) أكمل العبارات الآتية :

1 – عندما يكتسب جسم طاقة حرارية فإن طاقته الداخلية ..................... وبالتالى ترتفع ............................

2 – عند زيادة جسم درجة واحدة سيلزية تزداد على مقياس كلفن تساوى .........................

3 – جزيئات المادة الجامدة تتحرك حركة ..................... بينما تتحرك جزيئات المادة الغازية حركة .....................

4 – درجة غليان الماء ................... درجة كلفينية .

5 – تتكون المادة من ......................

6 – الطاقة الداخلية لجسم هى ..................................

************************************************** ********************
(2) ضـع علامـة(P ) أو عـلامـة(û )أمام ما يأتى:
1 – مقياس فهرنهيت هو المقياس المعتمد لتقدير درجات الحرارة فى النظام الدولى .
2 – قراءة التدريج بالدرجة الكلفينية = 273 + قراءة التدريج بالسليزيوس .
3 – عندما تزداد طاقة الحركة لجزيئات الجسم فإن درجة حرارته تنقص .
************************************************** ********************
(3) اختر الإجابة الصحيحة من بين الأقواس :

1 – إذا كانت درجة حرارة جسم ما على مقياس فهرنهيت 77 oF فإن هذه الدرجة على مقياس سلزيوس

( 212 oC – 135 oC – 32 oC – 25 oC )

2 – درجة الحرارة 50 o فهرنهيت تقابل .................... درجة كلفينية .

( 283 – 18 – 10 )

3 – النقطة السفلى تقابل على تدريج كلفن ( 373 oK – 273 oK – 0 oK )

4 – عندما تزداد الطاقة الداخلية لجسم فإن درجة حرارته ( لا تتغير – ترتفع – تنخفض – لا توجد إجابة صحيحة )

5 – الدرجة السيلزية ................... الدرجة الفهرنهيتية ( أقل من – تساوى – أكبر من )

6 – درجة حرارة جسم تعتبر مقياساً لـ ( طاقة الحركة – طاقة الوضع – الطاقة الداخلية )

7 – فى تجربة جول يتحول الشغل الميكانيكى إلى طاقة ( وضع – حركة – حرارية )

8 – فى تجربة جول يتحول الشغل المبذول بواسطة العوارض ضد مقاومة الماء إلى

( طاقة داخلية للماء – طاقة داخلية للماء والمسعر – طاقة وضع للماء والمسعر )

9 – الدرجة التى يتساوى عندها قراءة كل من تدريجى سلزيوس وفهرنهيت هي (( -72 – 0 – -40

************************************************** ***********************

المسائل

(1) إذا كان طول عمود الزئبق في ترمومتر زئبقي هو 15 cm عند نقطة انصهار الجليد وطوله عند درجة غليان

الماء هو 27.8 cm أوجد درجة الحرارة التى يصبح عندها طول عمود الزئبق 18.2 cm .

(2) إذا كانت مقاومة ترمومتر بلاتينى عند oC 0تساوى 10 Ω وعند 100 oC تساوى 10.24 Ω فكم تكون درجة

الحرارة عندما تكون مقاومته 10.48 Ω .

(3) إذا كان ضغط الغاز فى ترمومتر غازى ثابت الحجم هو 70 CmHg عند نقطة تجمد الماء تحت الضغط المعتاد ،

80 CmHg عند نقطة غليان الماء تحت الضغط المعتاد فما هى درجة حرارته المقابلة لضغط يساوى

88 CmHg .

(4) مادة ترمومترية تتغير إحدى خواصها الحرارية بانتظام مع تغير درجة الحرارة بانتظام . فإذا علمت أن هذه

الخاصية عند درجة 1000 C تزاد بنسبة 30 % عن قيمتها عند الصفر السيلزى . احسب درجة الحرارة التى

تزداد عندها هذه الخاصية بنسبة 60 % عن قيمتها عند الصفر السيلزى .

************************************************** ***********************