‎مذكرة الحرارة والاتزان الحراري فيزياء للصف الحادي عشر علمي ف2 إعداد أ.محمد البلاطي

‎مذكرة الحرارة والاتزان الحراري فيزياء للصف الحادي عشر علمي ف2 إعداد أ.محمد البلاطي نقدمها لكم بأسلوب سهل وممتع للقارئ و المتعلم 

مفهوم درجة الحرارة : 

هي الكمية الفيزيائية التي يمكن من خلالها تحديد مدى سخونة جسم ما أو برودته عند مقارنته بمقياس معياري و يرمز له بالرمز ( T ) و تقاس بوحد السليزيوس ( C ) أو وحدة الفهرنهايت ( F ) أو وحدة الكلفن ( K ) 

قياس درجة الحرارة :

يستخدم جهاز الترمومتر لقياس درجة الحرارة على تدريج سليزيوس ( C ) أو وحدة الفهرنهايت ( F ) أو وحدة الكلفن ( K )

جهاز الترمومتر هو عبارة  عن خيط سائل غالباً زئبق أو كحول ملون داخل أنبوب شعري زجاجي مدرج يقيس درجة الحرارة عن طريق تحرك خيط السائل لأعلى عند ارتفاع درجة حرارته أو لأسفل عند انخفاضها أي أن المادة الترمومترية تتغير بانتظام بتغير درجة الحرارة و من أنواعه ترمومتر على تدريج سليزيوس ( C )   و ترمومتر على تدريج الفهرنهايت ( F ) و  ترمومتر على تدريج  الكلفن ( K )

 تدريج سليزيوس ( C ) هو تدريج اعتبر أن 0 ( C ) هي درجة تجمد الماء و 100 (  C ) غليان الماء وقسم المسافات بينهما إلى 100 قسم متساوي ويمكن توضيح العلاقة بين تدريج  سليزيوس ( C ) و تدريج  الفهرنهايت ( F ) وتدريج  الكلفن ( K )أي يمكن التحويل من تدريج  سليزيوس ( C ) إلى  تدريج  الفهرنهايت ( F ) أوتدريج  الكلفن ( K ) كالآتي : 

مثال : إذا كانت درجة الحرارة على تدريج   سليزيوس ( C ) تساوي 25  ( C ) أحسب درجة الحرارة على تدريج  الفهرنهايت ( F ) وتدريج  الكلفن ( K )  : 

الحل  :

تدريج فهرنهايت ( F ) هو تدريج اعتبر أن 32  ( F )  هي درجة تجمد الماء و 212 ( F )  هي درجة غليان الماء و قسم المسافات بينهما إلى 180 قسم متساوي و يمكن توضيح العلاقة بين تدريج فهرنهايت ( F )  و تدريج   سليزيوس ( C ) أو تدريج  الكلفن ( K ) أي يمكن التحويل من تدريج فهرنهايت ( F )  إلى تدريج   سليزيوس ( C ) أو تدريج  الكلفن ( K ) كالآتي : 

زيادة درجة على تدريج  سليزيوس ( C ) يقابلها 1.8 درجة على تدريج فهرنهايت ( F )  عند درجة 

مثال : 

إذا كانت درجة الحرارة على  تدريج فهرنهايت ( F ) تساوي 40 ( F ) احسب درجة الحرارة على تدريج  سليزيوس ( C ) و تدريج  الكلفن ( K )  :

الحل : 

تدريج  الكلفن ( K ) هو تدريج اعتبر أن 273  ( K ) هي درجة تجمد الماء و 373 ( K ) هي درجة غليان الماء  و قسم المسافات بينهما إلى100 قسم متساوي و يسمى بالتدريج المطلق و يمكن توضيح العلاقة بين  تدريج  الكلفن ( K ) و تدريج  سليزيوس ( C ) أو  تدريج فهرنهايت ( F ) أي يمكن التحويل من تدريج  الكلفن ( K ) إلى تدريج  سليزيوس ( C ) أو  تدريج فهرنهايت ( F ) كالآتي :

زيادة درجة على تدريج سليزيوس ( C ) يقابلها أيضاً درجة على تدريج  الكلفن ( K )

زيادة  درجة على تدريج  الكلفن ( K ) يقابلها 1.8 درجة على  تدريج فهرنهايت ( F )

درجة الحرارة على  تدريج سليزيوس ( C ) لا تساوي درجة الحرارة على  تدريج  الكلفن ( K ) و لكن التغير في درجة الحرارة على تدريج سليزيوس ( C ) يساوي التغير في درجة الحرارة على تدريج  الكلفن ( K ) لأن عدد الأقسام متساوية

الصفر المطلق ( 0K ) هي درجة الحرارة التي تنعدم عندها الطاقة الحركية لجزيئات المادة نظرياً و تعادل -273  ( C ) على  تدريج سليزيوس ( C )

مثال : 

إذا كانت درجة الحرارة على تدريج  الكلفن ( K ) تساوي 300 ( K )  أحسب درجة الحرارة على تدريج  سليزيوس ( C ) و تدريج فهرنهايت ( F ) :

الحل : 

مثال : 

تساوي درجة حرارة طفل مريض 39  ( C ) أحسب درجة حرارة هذا الطفل بحسب تدريج كلفن و تدريج فهرنهايت :

العلاقة بين درجة الحرارة و الطاقة الحركية : 

تتكون جميع المواد سواء أكانت غازية أم سائلة أم صلبة من جزيئات أو ذرات في حركة عشوائية دائمة و تمتلك هذه الجزيئات ثلاثة أنواع من الطاقة كالآتي : 

1 – طاقة حركة الجزيئات أو الطاقة الحركية للجزيئات و هي المسؤولة عن درجة الحرارة و تتناسب معها طردياً أي أن زيادة طاقة حركة الجزيئات يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الجسم و العكس صحيح 

2 – طاقة وضع الجزيئات و هي المسؤولة عن حالة المادة أي كان صلب أو سائل أو غاظ 

3 – طاقة الحركة الدورانية للجزيئات و هي نتيجة دوران الجزيء حول نفسه 

تتكون جميع المواد سواء أكانت غازية أم سائلة أم صلبة من جزيئات أو ذرات في حركة عشوائية دائمة و هذا يعني أن جميع المواد تحتوي على طاقة حركية و يولد متوسط الطاقة لهذه الجزيئات إحساساً بالدفء أي يحدد درجة حرارة الجسم

ترتبط درجة حرارة الجسم بحركة جزيئاته العشوائية ففي جزيئات الغازات المثالية تتناسب درجة الحرارة مع متوسط الطاقة الحركية للجزيء الواحد منه  سواء أكانت الحركة في خط مستقيم أو في خط منحنٍ 

في المواد السائلة و الصلبة بالرغم من وجود الطاقة الكامنة أي طاقة الربط بين الجزيئات توجد علاقة بين درجة الحرارة و الطاقة الحركية 

درجة الحرارة لا تعتبر مقياساً لمجموع طاقات الحركة لجميع جزيئات المادة 

درجة الحرارة تعتبر مقياساً لمتوسط طاقة حركة الجزيء الواحد أو الطاقة الحركية للجزيء الواحد 

درجة الحرارة هي متوسط طاقة حركة الجزيء الواحد لذا تعتبر درجة الحرارة هي المظهر الملموس لطاقة حركة الجزيء الواحد 

تتناسب درجة الحرارة طردياً مع متوسط طاقة حركة الجزيء الواحد أو الطاقة الحركية للجزيء الواحد كالآتي :

مفهوم الحرارة : 

هي سريان الطاقة من جسم له درجة حرارة مرتفعة إلى آخر له درجة حرارة أقل و يرمز لها بالرمز ( Q) و تقاس بوحدة ( J ) أو السعر الحراري ( Cal ) أو الكيلو سعر الحراري (  ( KCal )

شروط انتقال الحرارة الآتي  : 

1 – أن يتلامس الجسمان 

2 – وجود فرق بين الجسمين في درجة الحرارة و متوسط طاقة حركة الجزيء الواحد و ليس على عدد الجزيئات والطاقة الحركية الكلية للجزيئات 

مثل عند إلقاء مسمار مسخن لدرجة الاحمرار في حمام سباحة تنتقل الحرارة من المسمار إلى حمام السباحة لأن درجة الحرارة و متوسط طاقة حركة الجزيء الواحد للمسمار أعلى من حمام السباحة و عملية انتقال الحرارة تعتمد على درجة الحرارة و متوسط طاقة حركة الجزيء الواد وليس على عدد الجزيئات و الطاقة الحركية الكلية للجزيئات كالآتي :

وجه المقارنة	مسمار مسخن لدرجة الاحمرار	حمام سباحة
درجة الحرارة	أكبر	أقل
متوسط طاقة حركة الجزيء الواحد	أكبر	أقل
عدد الجزيئات	أقل	أكبر
الطاقة الحركية الكلية	أقل	أكبر

الحرارة لا يمكنها السريان تلقائياً من جسم بارد إلى آخر ساخن إلا في وجود آلة تبذل شغل خارجي مثل مروحة المكيف تماماً كالماء الذي لا يمكنه صعود التل من دون مساعدة كالآتي :

مفهوم الاتزان الحراري : 

هو حالة يكون فيها متوسط سرعة كل جزيء هو نفسه في الأجسام المتلامسة 

يحدث الاتزان الحراري عند ملامسة أجسام مختلفة في درجة الحرارة ما يسمى بالتلامس الحراري فتنتقل الحرارة بين الأجسام المتلامسة حتى تتساوى درجة حرارة الخليط عند درجة الحرارة النهائية أي درجة حرارة الاتزان وتصبح كمية الطاقة الحارية المفقودة تساوي كمية الحرارة المكتسبة