مبادئ سوداء أسئلة

15 مثالاً على أسئلة بلاك الأساسية

١. تم خلط ثلج كتلته ٠٫٢ كجم مع شاي دافئ كتلته ٠٫٢ كجم. درجة حرارة الثلج = -١٠ ^درجة مئوية، ودرجة حرارة الشاي الدافئ = ٤٠ ^درجة مئوية. الحرارة النوعية للثلج = ٢١٠٠ جول/كجم درجة ^مئوية ، والحرارة النوعية للماء = ٤٢٠٠ جول/كجم درجة ^مئوية ، وحرارة انصهار الماء = ٣٣٤٠٠٠ جول/كجم. إذا تم خلط الثلج والشاي الدافئ في نظام مغلق معزول، فما هي درجة الحرارة النهائية للمزيج؟

مناقشة
معروف :
كتلة الجليد (م هـ) = 0,2 كجم
كتلة ماء الشاي الدافئ (م شاي) = 0,2 كجم
الحرارة النوعية للماء (c water) = 4180 جول/كجم درجة مئوية^o
الحرارة النوعية للجليد (ces) = 2100 جول/كجم درجة مئوية^o
حرارة انصهار الماء (لتر)_f (ماء) = 334.000 جول/كجم
درجة حرارة الجليد (Tes) = -10^oC
درجة حرارة ماء الشاي الدافئ (T tea) = 40^oC
سأل درجة الحرارة النهائية للخليط (T mixture)؟
جواب :
الخطوة الأولى، تقدير الحالة النهائية.
كمية الحرارة التي يجب أن يطلقها الماء لخفض درجة حرارة 0,2 كيلوغرام من الشاي الدافئ من 40^oمن ج إلى ٠^oج:
كمية الحرارة التي يمتصها 0,2 كجم من الجليد لرفع درجة حرارته من -10^oمن ج إلى ٠^oج:
كمية الحرارة الممتصة لإذابة 0,2 كجم من الجليد (الحرارة المطلوبة لتحويل كل الجليد إلى ماء):
بناءً على الحسابات المذكورة أعلاه، تم الحصول على النتائج التالية:
كمية الحرارة المنطلقة = 33,444 كيلو جول
الكمية المستلمة = 4,2 كيلو جول
كمية الانصهار = 66,8 كيلو جول

عندما يُطلق الشاي الساخن 33,44 كيلوجول من الحرارة، تتغير درجة حرارته من 40 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية. يُستخدم جزء من الحرارة المنبعثة (حوالي 4,2 كيلوجول) لرفع درجة حرارة الجليد من -10 درجة مئوية ^إلى 0 درجة مئوية ^. 33,44 كيلوجول - 4,2 كيلوجول = 29,24 كيلوجول. لإذابة كل الجليد وتحويله إلى ماء، يلزم 66,8 كيلوجول من الحرارة. تبقى كمية الحرارة المتبقية 29,24 كيلوجول.

يمكن الاستنتاج أن الحرارة المنبعثة من الشاي الساخن تُستخدم فقط لرفع درجة حرارة الثلج من -10 ^درجة مئوية إلى 0 ^درجة مئوية، ولإذابة جزء منه. تحوّل جزء من الثلج إلى ماء، بينما بقي الجزء الآخر على حاله. خلال عملية التحوّل من الحالة الصلبة إلى السائلة، لا تتغير درجة الحرارة. لذلك، فإن درجة الحرارة النهائية للمزيج هي 0 ^درجة مئوية.

2. كتلة الشاي الساخن = 0,4 كجم، كتلة الثلج = 0,2 كجم، درجة حرارة مكعبات الثلج = -10^oدرجة حرارة الشاي الساخن = 90 درجة مئوية^oج. إذا تم خلط كليهما، فما هي درجة الحرارة النهائية للخليط؟
مناقشة
الخطوة الأولى: تقدير الحالة النهائية
كمية الحرارة التي يجب أن يطلقها الماء لخفض درجة حرارة 0,4 كجم من ماء الشاي الساخن من 90^oمن ج إلى ٠^oج:
كمية الحرارة التي يتلقاها 0,2 كجم من الجليد لرفع درجة حرارته من -10^oمن ج إلى ٠^oج:
الحرارة اللازمة لإذابة 0,2 كجم من الجليد (الحرارة اللازمة لتحويل كل الجليد إلى ماء):
بناءً على الحسابات المذكورة أعلاه، تم الحصول على النتائج التالية:
كمية الحرارة المنطلقة = 150,48 كيلو جول
الكمية المستلمة = 4,2 كيلو جول
كمية الانصهار = 66,8 كيلو جول
عندما يُطلق الشاي الساخن 150,48 كيلوجول من الحرارة، تتغير درجة حرارته من 90 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية. يُستخدم جزء من الحرارة المنبعثة (4,2 جول) لرفع درجة حرارة الثلج من -10 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية. 150,48 كيلوجول - 4,8 كيلوجول = 146,28 كيلوجول. إذن، الحرارة المتبقية = 146,28 كيلوجول.
الحرارة اللازمة لإذابة كل الجليد وتحويله إلى ماء هي 66,8 كيلوجول فقط. 146,28 كيلوجول - 66,8 كيلوجول = 79,48 كيلوجول. لا يحتاج الشاي الساخن إلى إطلاق كل حرارته حتى تنخفض درجة حرارته إلى الصفر.^oج. في الختام، يجب أن تكون درجة الحرارة النهائية للمزيج أكبر من 0^oC.

الخطوة الثانية: تحديد درجة الحرارة النهائية (T)
الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الجليد من -10^oمن ج إلى ٠^oC هي 4200 جول.
الحرارة اللازمة لإذابة كل الجليد وتحويله إلى ماء (الحرارة الكامنة) = 66.800 جول
الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الماء (الماء الناتج عن ذوبان كل الجليد) من 0^oمن C إلى T^oج = (كتلة الجليد) × (الحرارة النوعية للماء) × (درجة الحرارة - 0) = (0,2) × (4180) × (درجة الحرارة) = 836 درجة مئوية
الحرارة المنبعثة من الشاي الدافئ لخفض درجة حرارته من 90 درجة مئوية إلى T = (كثافة الماء)(90-T) = (0,4)(4180)(90 – T) = 1672 (90-T) = 150.480 – 1672 T

 

3. تم خلط 60 غرامًا من الماء عند درجة حرارة 90 ^درجة مئوية (الحرارة النوعية للماء = 1 سعر حراري ^/ غرام / ^درجة مئوية ) مع 40 غرامًا من ماء مماثل عند درجة حرارة 25 ^{درجة مئوية .} إذا لم تكن هناك عوامل أخرى تؤثر على هذه العملية، فإن درجة الحرارة النهائية للمزيج هي...

و15,4 ^oC
B. 23,0 ^oC
جيم 46,0 ^oC
D. 64,0 ^oC
E. 77,0 ^oC

مناقشة
معروف :
كتلة الماء 1 (م₁) = 60 غرام
درجة حرارة الماء 1 (T₁) = 90^oC
كتلة الماء 2 (م₂) = 40 غرام
درجة حرارة الماء 2 (T₂) = 25^oC
حقوق خاصة الماء (ج) = 1 سعر حراري/غرام^-1.^oC^-1
سأل : suhu المزيج النهائي
جواب :
الحرارة المنبعثة من الماء ذي درجة الحرارة العالية (Q المنبعثة) = الحرارة الممتصة من الماء ذي درجة الحرارة المنخفضة (Q الممتصة)
m₁ ج (ΔT) = م₂ ج (ΔT)
(60)(1)(90 – T) = (40)(1)(T – 25)
(60)(90 – T) = (40)(T – 25)
5400 – 60T = 40T – 1000
5400 + 1000 = 40T + 60T
6400 = 100 طن
تي = 6400/100
T = 64^oC
الإجابة الصحيحة هي د.

4. قطعة من الألومنيوم كتلتها 500 غرام ودرجة حرارتها 30 ^oيُوضع المركب C في وعاء يحتوي على ماء كتلته 200 غرام ودرجة حرارته 90 ^oج. إذا كانت الحرارة النوعية للألمنيوم معروفة بأنها 0,22 كالوري/غرام درجة مئوية^o والحرارة النوعية للماء هي 1 كالوري/غرام درجة مئوية^oثم تكون درجة الحرارة النهائية للماء والألمنيوم هي...
و20,3 ^oC
B. 42,2 ^oC
جيم 68,7 ^oC
D. 80,5 ^oC
E. 100 ^oC
مناقشة :
لا داعي لتحويل وحدة الكتلة، الغرام (غ)، إلى كيلوغرام (كغ) لأن الحرارة النوعية للألمنيوم والحرارة النوعية للماء معبر عنهما بوحدة كالوري/غرام درجة مئوية^o.
معروف :
كتلة الألومنيوم = 500 غرام
ج الألومنيوم = 0,22 كالوري/غرام درجة مئوية^o
T ألومنيوم = 30 ^oC
كتلة الماء = 200 غرام
ج ماء = 1 سعر حراري/غرام درجة مئوية^o
درجة حرارة الماء = 90 ^oC
سأل :
ما هي درجة الحرارة النهائية (T) للماء والألومنيوم؟
جواب :

صيغة الحرارة : Q = (m)(c)(ΔT)

كمية الماء = (200 غرام) × (1 سعر حراري/غرام درجة مئوية)^o) (90 ^oج – ت)
كمية الألومنيوم = (500 غرام) × (0,22 سعر حراري/غرام درجة مئوية)^o)(T– 30 ^oC)

معادلة بلاك الأساسية : الكمية _{المُحرَّرة} = الكمية _{المُمتصة}

الماء له درجة حرارة ابتدائية أعلى (90) ^oج) بحيث يطلق الماء الحرارة، يكون للألمنيوم درجة حرارة ابتدائية أقل (30 ^oج) بحيث يمتص الألومنيوم الحرارة. يجب أن تكون درجة الحرارة النهائية لمزيج الماء والألومنيوم أقل من درجة الحرارة الابتدائية للماء وأعلى من درجة الحرارة الابتدائية للألومنيوم.
(200 غرام) (1 سعر حراري/غرام درجة مئوية)^o) (90 ^oC – T) = (500 غرام)(0,22 سعر حراري/غرام C^o)(T– 30 ^oC)
(200)(1)(90-T) = (500)(0,22)(T-30)
(200)(90-T) = (110)(T-30)
18000 – 200 T = 110 T – 3300
18000 + 3300 = 110 طن + 200 طن
21300 = 310 طن
T = 68,7 ^oC
تبلغ درجة الحرارة النهائية لمزيج الماء والألومنيوم 68,7 ^oC.
الإجابة الصحيحة هي ج.

5. قطعة معدنية كتلتها 300 غرام عند درجة حرارة 80 ^oتم غمر العينة C في 200 غرام من الماء عند درجة حرارة 40 ^oج. الحرارة النوعية للماء = 1 كالوري/غرام درجة مئوية^oإذا كانت درجة الحرارة النهائية لمزيج المعدن والماء 50^o ج- إذا لم يمتص الوعاء الحرارة، فإن الحرارة النوعية للمعدن هي...
أ. 0,15 سعر حراري/غرام ج^o
ب. 0,22 سعر حراري/غرام ج^o
ج. 1,50 سعر حراري/غرام ج^o
د. 4,8 سعر حراري/غرام ج^o
هـ. 7,2 سعر حراري/غرام ج^o
مناقشة :
معروف :
كتلة المعدن = 300 غرام
T metal = 80 ^oC
كتلة الماء = 200 غرام
درجة حرارة الماء = 40 ^oC
ج ماء = 1 سعر حراري/غرام درجة مئوية^o
T الخليط النهائي من المعدن والماء = 50 ^oC
سأل :
معدن ج؟
جواب :
Q metal = (m)(c)(ΔT) = (300 غرام)(c metal)(80^oC - 50^oج) = (300 غرام)(ج معدن)(30 درجة مئوية)^o)
كمية الماء = (الكتلة)(السرعة)(فرق درجة الحرارة) = (200 غرام)(1 سعر حراري/غرام درجة مئوية)^o) (60^oC - 50^oج) = (200 غرام)(1 سعر حراري/غرام درجة مئوية^o)(10 درجة مئوية^o)

معادلة بلاك الأساسية : الكمية _{المُحرَّرة} = الكمية _{المُمتصة}

يتميز المعدن بدرجة حرارة ابتدائية أعلى (80 ^oج) بحيث يطلق المعدن الحرارة، تكون درجة حرارة الماء الأولية أقل (40 ^oج) بحيث يمتص الماء الحرارة.
(300 غرام) (معدن ج) (30 درجة مئوية)^o) = (200 غرام)(1 سعر حراري/غرام درجة مئوية^o)(10 درجة مئوية^o)
(300)(c)(30) = (200)(1)(10)
9000 ج = 2000
ج = 2000 / 9000
ج = 0,22 سعر حراري/غرام درجة مئوية^o
الحرارة النوعية للمعدن هي 0,22 كالوري/غرام درجة مئوية^o.
الإجابة الصحيحة هي ب.

6. كرتان متطابقتان لهما نفس درجة الحرارة 40 ^oج، تبلغ كتلة الكرتين 10 غرامات و40 غرامًا على التوالي. وُضعت الكرتان في سائل، بحيث ارتفعت درجة حرارة كلتيهما إلى 60 درجة مئوية.^oج. إذا كانت الحرارة النوعية للكرة 2 سعر حراري/غرام درجة مئوية^o وبما أن 1 سعر حراري = 4,2 جول، فإن الفرق في الحرارة التي تمتصها كل كرة هو...
أ. 5,04 × 10³ جول وحدة طاقة
ب. 7,50 × 10³ جول وحدة طاقة
ج. 10,6 × 10³ جول وحدة طاقة
د. 40 × 10³ جول وحدة طاقة
هـ. 42 × 10³ جول وحدة طاقة
مناقشة :
معروف :
m₁ = 10 جرام
m₂ = 40 جرام
T₁ = ر₂ = 40 ^oC
T _اخيرا = 60 ^oC
كرة الكربون = 2 سعر حراري/غرام من الكربون^o
سأل :
ما هو الفرق في كمية الحرارة التي تمتصها كل كرة؟
جواب :
ترتفع درجة حرارة الكرتين لأن كلتيهما يجب أن تمتص الحرارة.
Q₁ = (10 غرام)(2 سعر حراري/غرام درجة مئوية)^o) (60^oج -40^oج) = (10 غرام)(2 سعر حراري/غرام ج^o)(20 درجة مئوية^o) = 400 سعر حراري = (400)(4,2 جول) = 1680 جول
Q₂ = (40 غرام)(2 سعر حراري/غرام درجة مئوية)^o) (60^oج -40^oج) = (40 غرام)(2 سعر حراري/غرام ج^o)(20 درجة مئوية^o) = 1600 سعر حراري = (1600)(4,2 جول) = 6720 جول
الفرق في كمية الحرارة التي تمتصها كل كرة:
6720 جول – 1680 جول = 5040 جول = 5,04 × 10³ J
الإجابة الصحيحة هي أ.

7. يُخلط ماء كتلته 200 غرام عند درجة حرارة 30 درجة مئوية مع ماء مغلي كتلته 100 غرام عند درجة حرارة 90 درجة مئوية. (الحرارة النوعية للماء = 1 سعر حراري/غرام/ ^درجة مئوية ⁾ . درجة حرارة الماء المختلط عند الوصول إلى حالة الاتزان الحراري هي...

أ. 10 درجة مئوية

ب. 30 درجة مئوية

ج. 50 درجة مئوية

د. 75 درجة مئوية

هـ. 150 درجة مئوية

مناقشة

من المعروف أن :

كتلة الماء 1 (م ₁ ) = 200 غرام

درجة حرارة الماء 1 (T1 ₎ = 30 ^درجة مئوية

كتلة الماء 2 (م ₂ ) = 100 غرام

درجة حرارة الماء 2 (T2 ₎ = 90 ^درجة مئوية

الحرارة النوعية للماء (c) = 1 سعر حراري ^/ غرام⁻¹ درجة ^{مئوية⁻¹}

السؤال : درجة الحرارة النهائية للخليط

إجابة :

الحرارة المنبعثة من الماء ذي درجة الحرارة العالية (Q المنبعثة) = الحرارة الممتصة من الماء ذي درجة الحرارة المنخفضة (Q الممتصة)

الإجابة الصحيحة هي ج.

٨. تم خلط ٦٠ غرامًا من الماء عند درجة حرارة ٩٠ ^درجة مئوية (الحرارة النوعية للماء = ١ كالوري ^/ غرام / ^درجة مئوية ) مع ٤٠ غرامًا من ماء مماثل عند درجة حرارة ٢٥ ^{درجة مئوية .} إذا لم تكن هناك عوامل أخرى تؤثر على هذه العملية، فإن درجة الحرارة النهائية للمزيج هي...

أ. 15,4 ^درجة مئوية

ب. 23,0 ^درجة مئوية

ج. 46,0 ^درجة مئوية

د. 64,0 ^درجة مئوية

هـ. 77,0 ^درجة مئوية

مناقشة

من المعروف أن :

كتلة الماء 1 (م ₁ ) = 60 غرامًا

درجة حرارة الماء 1 (T1 ₎ = 90 ^درجة مئوية

كتلة الماء 2 (م ₂ ) = 40 غرامًا

درجة حرارة الماء 2 (T2 ₎ = 25 ^درجة مئوية

الحرارة النوعية للماء (c) = 1 سعر حراري ^{/ غرام} لكل ^درجة مئوية

السؤال : درجة الحرارة النهائية للخليط

إجابة :

الحرارة المنبعثة من الماء ذي درجة الحرارة العالية (Q المنبعثة) = الحرارة الممتصة من الماء ذي درجة الحرارة المنخفضة (Q الممتصة)

الإجابة الصحيحة هي د.

٩. وُضِعَ جليدٌ كتلته M غرامًا عند درجة حرارة 0 ^درجة مئوية في ماء كتلته 340 غرامًا عند درجة حرارة 20 ^درجة مئوية، موضوعًا في وعاء خاص. بافتراض أن الوعاء لا يمتص/يُطلق حرارة، إذا كانت _{سعة الجليد} (L ice) تساوي 80 سعرًا حراريًا ^/ غرام ، _{وسعة الماء (c water} ⁾ تساوي 1 سعر حراري ^{/ غرام /درجة} مئوية ، وذاب الجليد بالكامل وتحقق التوازن الحراري عند درجة حرارة 5 ^درجات مئوية، فإن كتلة الجليد (M) تساوي...

أ. 60 غرامًا

ب. 68 غرام

ج. 75 غرام

د. 80 غرام

170 غرام

مناقشة

من المعروف أن :

كتلة الماء (م) = 340 غرامًا

درجة حرارة الجليد (Tes ₎ = 0 ^درجة مئوية

درجة حرارة الماء (T _water ) = 20 ^درجة مئوية

درجة حرارة التوازن الحراري (T) = 5 ^درجة مئوية

حرارة انصهار الجليد (لتر من _الجليد ) = 80 كالوري ^{/ غرام}

الحرارة النوعية للماء (c _water ) = 1 كالوري ^{/غرام /} درجة مئوية ^/1

السؤال : كتلة الجليد (M)

إجابة :

ينص مبدأ بلاك على أنه في نظام مغلق معزول، فإن الحرارة المنبعثة من جسم ذي درجة حرارة عالية تساوي الحرارة التي يمتصها جسم ذو درجة حرارة منخفضة.

الحرارة المنبعثة من الماء (Q المنبعثة) = الحرارة الممتصة من الجليد (Q الممتصة)

الإجابة الصحيحة هي أ.

ملاحظة:

إذا ذُكر أن درجة حرارة الجليد تساوي صفرًا، ^فإن الماء لا يزال في الحالة الصلبة. أما إذا ذُكر أن درجة حرارة الماء تساوي صفرًا ^مئويًا ، فإن الماء يكون في الحالة السائلة. قارن بين استخدام كلمتي "جليد" و"ماء". بما أن الماء لا يزال في الحالة الصلبة (جليد)، فإن الحرارة الممتصة تُستخدم أولًا لإذابة الجليد وتحويله إلى ماء، ولذلك تُضاف صيغة في الجانب الأيمن من المعادلة أعلاه لحساب كمية الحرارة اللازمة لإذابة الجليد (م _es L _es ). بعد ذوبان الجليد بالكامل وتحويله إلى ماء، تُستخدم حرارة إضافية لرفع درجة حرارة الجليد من صفر ^مئوي إلى خمس ^درجات مئوية.

١٠. وُضِعَ معدن النحاس عند درجة حرارة ١٠٠ ^درجة مئوية في ماء كتلته ١٢٨ غرامًا عند درجة حرارة ٣٠ ^درجة مئوية. الحرارة النوعية للماء ١ كالوري /غرام ^/ درجة ^مئوية، والحرارة النوعية للنحاس ٠.١ كالوري /غرام ^/ درجة ^مئوية . إذا حدث التوازن الحراري عند درجة حرارة ٣٦ ^درجة مئوية، فإن كتلة المعدن هي...

أ. 140 غرامًا

ب. 120 غرام

ج. 100 غرام

د. 80 غرام

75 غرام

مناقشة

من المعروف أن:

درجة حرارة النحاس (T1 ₎ = 100 ^درجة مئوية

الحرارة النوعية للنحاس (c1 ₎ = 0,1 كالوري/غرام ^/ درجة ^مئوية

كتلة الماء (م² ₎ = 128 غرامًا

درجة حرارة الماء (T2 ₎ = 30 ^درجة مئوية

الحرارة النوعية للماء (c2 ₎ = 1 كالوري /غرام ^/ درجة ^مئوية

درجة حرارة التوازن الحراري (T) = 36 ^درجة مئوية

السؤال: كتلة النحاس (م ₁ )

الجواب:

ينص مبدأ بلاك على أن الحرارة المنبعثة من جسم ذي درجة حرارة عالية = الحرارة التي يتلقاها جسم ذو درجة حرارة منخفضة.

الإجابة الصحيحة هي ب.

١١. غُمر قضيب من الرصاص الأسود وزنه ثلاثة كيلوغرامات، حرارته النوعية ١٤٠٠ جول/كغ ^/ درجة ^مئوية، عند درجة حرارة ٨٠ ^درجة مئوية، في ١٠ كيلوغرامات من الماء حرارته النوعية ٤٢٠٠ جول/كغ ^/ درجة ^مئوية . بعد الوصول إلى حالة التوازن الحراري، أصبحت درجة الحرارة النهائية للمزيج ٢٠ ^درجة مئوية. أما درجة الحرارة الابتدائية للماء فهي...

أ. 20 ^درجة مئوية

ب. 18 ^درجة مئوية

ج. 14 ^درجة مئوية

د. 12 ^درجة مئوية

هـ. 10 ^درجة مئوية

مناقشة

من المعروف أن:

كتلة الرصاص (م ₁ ) = 3 كجم

الحرارة النوعية للقصدير (c1 ₎ = 1400 جول/كجم ^/ درجة ^مئوية

درجة حرارة القصدير (T1 ₎ = 80 ^درجة مئوية

كتلة الماء (م² ₎ = 10 كجم

الحرارة النوعية للماء (c2 ₎ = 4200 جول/كجم ^/ درجة ^مئوية

درجة حرارة التوازن الحراري (T) = 20 ^درجة مئوية

المطلوب: درجة حرارة الماء الابتدائية ( _T2 )

الجواب:

الإجابة الصحيحة هي ج.

١٢. سُخِّنت قطعة نقدية كتلتها ٥٠ غرامًا إلى درجة حرارة ٨٥ ^{درجة مئوية} ، ثم غُمرت في وعاء يحتوي على ٥٠ غرامًا من الماء عند درجة حرارة ٢٩.٨ ^درجة مئوية (الحرارة النوعية للماء = ١ كالوري/غرام ^/ درجة ^مئوية ) . إذا كانت درجة الحرارة النهائية للنظام ٣٧ ^درجة مئوية، وبافتراض عدم وجود تغير في الحرارة عبر الوعاء، فإن الحرارة النوعية للمعدن هي...

أ. 0,12 سعر ^{حراري /} غرام ^درجة مئوية

ب. 0,30 سعر حراري ^/غرام . ^درجة مئوية ^/1

ج. 1,50 سعر حراري/ ^غرام . ^درجة مئوية ^-1

د. 4,8 سعر حراري/ ^غرام . ^درجة مئوية ^-1

^هـ . 7,2 سعر حراري ^/ غرام ^درجة مئوية

مناقشة

من المعروف أن:

كتلة العملة (م) = 50 غرامًا

درجة الحرارة الابتدائية للعملة (T1 ₎ = 85 ^درجة مئوية

كتلة الماء (م) = 50 غرامًا

درجة حرارة الماء الابتدائية (T2 ₎ = 29,8 ^درجة مئوية

^{الحرارة} النوعية للماء = 1 كالوري ^/ غرام ^درجة مئوية

درجة حرارة النظام النهائية (T) = 37 ^درجة مئوية

السؤال: الحرارة النوعية للمعدن (ج)

الجواب:

ينص مبدأ بلاك على أن الحرارة المنبعثة تساوي الحرارة الممتصة. تُطلق العملة المعدنية الحرارة ويمتص الماء الحرارة، حتى يتحقق التوازن الحراري.

جميع الوحدات معبر عنها بالجرام، لذا لا حاجة لتحويل الوحدات.

Q _{المتحررة} = Q _{الممتصة}

كتلة _المعدن c ΔT = كتلة _الماء c ΔT

(50)(c)(85-37) = (50)(1)(37-29,8)

(50)(c)(48) = (50)(7,2)

(50)(c)(48) = (50)(7,2)

(ج)(48) = 7,2

ج = 7,2 / 48

ج = 0,15 كالوري/ غرام ^{. درجة} مئوية ^-1

13. وُضِعَ معدن النحاس عند درجة حرارة 100 ^درجة مئوية في ماء كتلته 128 غرامًا عند درجة حرارة 30 ^درجة مئوية. الحرارة النوعية للماء هي 1 كالوري ^/غرام/ درجة ^مئوية ، والحرارة النوعية للنحاس هي 0,1 كالوري/غرام ^{/ درجة} مئوية ^. إذا حدث التوازن الحراري عند درجة حرارة 36 ^{​​درجة} مئوية، فإن كتلة المعدن هي...

أ. 140 غرامًا
ب. 120 غرام
ج. 100 غرام
د. 80 غرام
75 غرام

مناقشة
من المعروف أن:
درجة حرارة النحاس (T)₁) = 100 ^oC
الحرارة النوعية للنحاس (ج)₁) = 0,1 سعر حراري/غرام^{-1 o}C^-1

كتلة الماء (م₂) = 128 غرام
درجة حرارة الماء (T)₂) = 30 ^oC
الحرارة النوعية للماء (ج)₂) = 1 سعر حراري/غرام^{-1 o}C^-1

درجة حرارة التوازن الحراري (T) = 36 ^oC
السؤال: كتلة النحاس (م)₁)
الجواب:

ينص مبدأ بلاك على أن الحرارة المنبعثة من جسم ذي درجة حرارة عالية = الحرارة التي يتلقاها جسم ذو درجة حرارة منخفضة.
كمية النحاس = كمية الماء
m₁ c₁ ΔT = m₂ c₂ Δ ت
(m₁)(0,1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(m₁)(0,1)(64) = (128)(1)(6)
(m₁)(6,4) = 768
m₁ = 768 / 6,4
m₁ = 120
كتلة النحاس هي 120 جرامًا.
الإجابة الصحيحة هي ب.

14. غُمر قضيب من الرصاص الأسود وزنه 3 كيلوغرامات، حرارته النوعية 1400 جول/كغ ^/ درجة ^مئوية، عند درجة حرارة 80 ^درجة مئوية، في 10 كيلوغرامات من الماء حرارته النوعية 4200 جول/كغ ^/ درجة ^مئوية . بعد الوصول إلى حالة التوازن الحراري، أصبحت درجة الحرارة النهائية للمزيج 20 ^درجة مئوية. أما درجة الحرارة الابتدائية للماء فهي...

و20 ^oC
B. 18 ^oC
جيم 14 ^oC
D. 12 ^oC
E. 10 ^oC

مناقشة
من المعروف أن:
كتلة الرصاص (م₁) = 3 كجم
الحرارة النوعية للقصدير (ج)₁) = 1400 جول/كجم^-1 C^-1
درجة حرارة القصدير (T)₁) = 80 ^oC

كتلة الماء (م₂) = 10 كجم
الحرارة النوعية للماء (ج)₂) = 4200 جول/كجم^-1 C^-1

درجة حرارة التوازن الحراري (T) = 20 ^oC
المطلوب: درجة حرارة الماء الابتدائية (T₂)
الجواب:
تم إصدار Q = تم استلام Q
كمية القصدير = كمية الماء
m₁ c₁ ΔT = m₂ c₂ Δ ت
(3)(1.400)(80-20) = (10)(4.200)(20-T)
(4.200)(60) = (42.000)(20-T)
252.000 = 840.000 – 42.000 طن
42.000 طن = 840.000 – 252.000
42.000 طن = 588.000
تي = 588.000/42.000
T = 14
درجة حرارة الماء الأولية هي 14^oC.
الإجابة الصحيحة هي ج.

15. وُضِعَ جليدٌ كتلته M غرامًا عند درجة حرارة 0 ^درجة مئوية في ماء كتلته 340 غرامًا عند درجة حرارة 20 ^درجة مئوية، موضوعًا في وعاء خاص. بافتراض أن الوعاء لا يمتص/يُطلق حرارة، إذا كانت _{سعة الجليد} (L ice) تساوي 80 سعرًا حراريًا ^/ غرام ، _{وسعة الماء (c water} ⁾ تساوي 1 سعر حراري ^{/ غرام /درجة} مئوية ، وذاب الجليد بالكامل وتحقق التوازن الحراري عند درجة حرارة 5 ^درجات مئوية، فإن كتلة الجليد (M) تساوي...

أ. 60 غرامًا
ب. 68 غرام
ج. 75 غرام
د. 80 غرام
170 غرام

مناقشة
معروف :
كتلة الماء (م) = 340 غرامًا
درجة حرارة الجليد (T)_es) = 0^oC
سوهو الماء (T)_هواء) = 20^oC
درجة حرارة التوازن الحراري (T) = 5^oC
حرارة انصهار الجليد (لتر)_es) = 80 سعر حراري/غرام^-1
الحرارة النوعية للماء (ج)_هواء) = 1 سعر حراري/غرام^{-1 o}C^-1
سأل كتلة الجليد (M)
جواب :

المبدأ الأسود ينص على أنه في نظام مغلق معزول، تكون الحرارة المنبعثة من جسم ذي درجة حرارة عالية هي نفسها الحرارة التي يمتصها جسم ذو درجة حرارة منخفضة.
الحرارة المنبعثة من الماء (Q المنبعثة) = الحرارة الممتصة من الجليد (Q الممتصة)
m_هواء c_هواء (T) = m_es L_es + م_es c_هواء (ت)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80 مليون + 5 مليون
5100 = 85 مليون
م = 5100/85
م = 60 غرامًا
الإجابة الصحيحة هي أ.

ملاحظة:
إذا قيل أن درجة حرارة الجليد هي 0^o عندها يكون الماء لا يزال في حالته الصلبة. إذا قيل أن درجة حرارة الماء هي 0^oج- يكون الماء في الحالة السائلة. ميّز بين استخدام كلمتي "جليد" و"ماء". بما أن الماء لا يزال في الحالة الصلبة أو الجليدية، فإن الحرارة الممتصة أولاً تُستخدم لإذابة الجليد وتحويله إلى ماء، ولذلك، يُضاف إلى الجانب الأيمن من المعادلة أعلاه صيغة لحساب كمية الحرارة اللازمة لإذابة الجليد (م)._es L_esبعد ذوبان كل الجليد وتحوله إلى ماء، تُستخدم حرارة إضافية لرفع درجة حرارة الجليد من 0^oتصبح C 5^oC.

مصدر السؤال:

أسئلة امتحان الفيزياء الوطني لطلاب المرحلة الثانوية العليا/المهنية