معادلة الحرارة، تغير الحالة، انتقال الحرارة

أمثلة على الأسئلة والصيغ المتعلقة بتغيرات الحرارة في الحالة، وانتقال الحرارة، ومبدأ بلاك

حرارة الانصهار

1. حرارة انصهار الماء هي 80 سعر حراري/غرام. وهذا يعني...

أ. يلزم 80 سعرة حرارية لرفع درجة حرارة 1 غرام من الماء بمقدار درجة واحدة
ب. يتطلب الأمر 80 سعرة حرارية لتحويل 1 غرام من الماء بالكامل إلى بخار.
ج. يتطلب الأمر 80 سعرة حرارية للحفاظ على درجة حرارة 1 غرام من الماء.
د. يتطلب الأمر 80 سعرة حرارية لتحويل 1 غرام من الثلج إلى ماء بشكل كامل.

مناقشة
الإجابة الصحيحة هي د.

تغيير النموذج

2.
انظر إلى الرسم البياني لنتائج التجربة التالية!

سيتبخر 2 كجم من الماء عند درجة حرارة 60 ^{درجة مئوية. إذا كانت حرارة بخار الماء 2,27 × 10⁶} جول/كجم، والحرارة النوعية للماء 4200 جول/(كجم ^درجة مئوية)، وضغط الهواء 76 سم زئبق، فإن كمية الحرارة اللازمة لعملية BC هي...

أ. 336 كيلوجول
ب. 4540 كيلوجول
ج. 4876 كيلوجول
د. 5212 كيلوجول

مناقشة
من المعروف أن:
كتلة الماء (م) = 2 كجم
درجة حرارة الماء (T) = 60^oC
حرارة بخار الماء (لتر)_V) = 2,27 × 10⁶ J / كغ
الحرارة النوعية للماء (c) = 4200 جول/(كجم) ^oC)
ضغط الهواء (P) = 76 سم زئبق
السؤال: ما هي كمية الحرارة المطلوبة لعملية BC؟
الجواب:
العملية AB = يتم تسخين الماء من درجة حرارة 60^oمن ج إلى ٠^oج. في هذه العملية، تُستخدم الحرارة لرفع درجة حرارة الماء. تُحسب الحرارة باستخدام الصيغة: Q = mc ΔT
العملية BC = تبخر الماء. في هذه العملية، لا تُستخدم الحرارة لرفع درجة الحرارة، بل تُستخدم لتبخير الماء. تُحسب الحرارة باستخدام الصيغة: Q = m L_V
العملية ج- = يتم تسخين البخار. في هذه العملية، تُستخدم الحرارة لرفع درجة حرارة البخار. تُحسب الحرارة باستخدام الصيغة: Q = mc ΔT.
إذا تغيرت درجة حرارة الماء، فإن معادلة الحرارة المستخدمة هي Q = mc ΔT، وإذا تغيرت حالة الماء، فإن معادلة الحرارة المستخدمة هي Q = m L_V.

الحرارة المطلوبة لعملية BC:
Q = مل_V
Q = (2 كجم)(2,27 × 10⁶ جول/كجم)
Q = 4,54 × 10⁶ جول وحدة طاقة
Q = 4.540.000 جول
Q = 4.540 كيلوجول
الإجابة الصحيحة هي ب.

3. فيما يلي مجموعات من تغيرات الحالة التي تطلق الحرارة:
أ. التجميد، التكثيف، التسامي
ب. الانصهار، التبخر، التبلور
ج. الانصهار، التبخر، التكثيف
د. التجميد، التبخر، التسامي
مناقشة
بشكل عام، هناك نوعان من التغيرات في الحالة، وهما التغيرات في الحالة التي تمتص الحرارة والتغيرات في الحالة التي تطلق الحرارة.
في حالة تغير الحالة الذي يمتص الحرارة، يمتص الجسم الحرارة حتى تزداد حرارته، ثم تتغير حالته. وفي حالة تغير الحالة الذي يطلق الحرارة، يطلق الجسم الحرارة حتى تنخفض حرارته، ثم تتغير حالته.
إذا امتص جسم ما الحرارة، فإن حالة الجسم تتغير من صلبة إلى سائلة إلى غازية.
إذا أطلق جسم ما حرارة، فإن حالة الجسم تتغير من غاز إلى سائل إلى صلب.

انتبه إلى إجابة السؤال أعلاه.
التجميد = تغير حالة الجسم من سائل إلى صلب (مع إطلاق الحرارة)
التكثيف = تغير حالة الجسم من غاز إلى سائل (مع إطلاق الحرارة)
التسامي = تغير حالة الجسم من غاز إلى صلب (مع إطلاق الحرارة)
الانصهار = تغير حالة الجسم من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة (امتصاص الحرارة)
التبخر = تغير حالة الجسم من سائل إلى غاز (يمتص الحرارة)
التبلور = تغير حالة الجسم من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية (امتصاص الحرارة)
الإجابة الصحيحة هي أ.

انتقال الحرارة

4. نافذة زجاجية سمكها 8 مم ومساحتها 1 متر مربع²إذا كانت درجة حرارة الهواء الخارجي 30^oج وفي عام 20^oC والتوصيل الحراري للزجاج هو 0,8 واط/متر^oج، إذن كمية الطاقة التي تمر عبر الزجاج في ساعة واحدة هي... ميغا جول
و360
B. 36
جيم 6
D. 3,6
مناقشة
من المعروف أن:
سُمك الزجاج (ل) = 8 مم = 8 / 1000 = 0,008 م
مساحة الزجاج (أ) = 1 م²
فرق درجة الحرارة (ΔT) = 30^oج -20^oC = 10^oC
الموصلية الحرارية للزجاج (k) = 0,8 واط/متر^oC
الفترة الزمنية (t) = ساعة واحدة = 60 (60 ثانية) = 3600 ثانية
السؤال: ما مقدار الطاقة التي تمر عبر الزجاج في ساعة واحدة؟
الجواب:
صيغة معدل انتقال الحرارة بالتوصيل:

كمية الطاقة التي تمر عبر الزجاج في ساعة واحدة:

الإجابة الصحيحة هي د.

5. قضيب معدني طوله متر واحد. يتم تسخين أحد طرفيه عند درجة حرارة ثابتة قدرها 150^oج بينما يتم الحفاظ على الطرف الآخر عند درجة حرارة الغرفة، أي 30^oج. درجة حرارة الجزء من القضيب الذي يبعد 30 سم عن الطرف الساخن هي...
و36^oC
B. 84^oC
جيم 114^oC
D. 125^oC
مناقشة
من المعروف أن:
طول القضيب المعدني (ل) = 1 متر
فرق درجة الحرارة (ΔT) = 150^oج -30^oC = 120^oC
السؤال: ما هي درجة حرارة جزء القضيب الذي يبعد 30 سم عن الطرف الساخن؟
الجواب:
احسب معدل انتقال الحرارة بالتوصيل:

احسب درجة حرارة الجزء من القضيب الذي يبعد 30 سم عن الطرف الساخن:
طول القضيب المعدني (ل) = 30 سم = 0,3 متر
فرق درجة الحرارة (ΔT) = 150–T

الإجابة الصحيحة هي ج.

مصدر السؤال:

أسئلة الفيزياء من SBMPTN