15 مثالاً على الحرارة وتغيرات الحالة
مناقشة مشاكل الحرارة
1. يلزم رفع درجة حرارة مياه البحر بمقدار درجة مئوية واحدة سعرات حرارية 3900 جول. إذا الحرارة النوعية مياه البحر 3,9 × 103 إذا كانت كتلة ماء البحر تساوي جول/كجم درجة مئوية، فإن...
أ. 100 كجم
B. 10 كجم
ج. 1 كجم
د. 0,1 كجم
مناقشة
من المعروف أن:
تغيرات درجة الحرارة (ΔT) = 1oC
الحرارة (Q) = 3900 جول
الحرارة النوعية لمياه البحر (c) = 3,9 × 103 جول/كجم°م = 3900 جول/كجم°م
سأل: كتلة مياه البحر (م)
الجواب:
صيغة التسخين:
الوصف: Q = الحرارة، m = الكتلة، c = الحرارة النوعية، ΔT = التغير في درجة الحرارة
م = ق / ج ΔT = 3900 / (3900)(1) = 3900 / 3900 = 1
إذن كتلة ماء البحر (م) = 1 كيلوغرام
الإجابة الصحيحة هي ج.
2. قطعة من النحاس كتلتها 2 كجم عند درجة حرارة 30 درجة مئوية. تتلقى 39.000 جول من الحرارة. إذا كانت الحرارة النوعية للنحاس 390 جول/كجم درجة مئوية، فإن درجة الحرارة النهائية للنحاس هي...
أ. 80 درجة مئوية
ب. 50 درجة مئوية
ج. 30 درجة مئوية
د. 20 درجة مئوية
مناقشة
من المعروف أن:
الكتلة (م) = 2 كجم
درجة الحرارة الابتدائية (T)1) = 30oC
الحرارة الممتصة (Q) = 39.000 جول
الحرارة النوعية (c) للنحاس = 390 جول/كجم oC
سأل: درجة الحرارة النهائية للنحاس (T)2)
الجواب:
صيغة التسخين:
Q = mc Δ ت
الوصف: Q = الحرارة، m = الكتلة، c = الحرارة النوعية، ΔT = التغير في درجة الحرارة
Q = mc ΔT = mc (T2 - تي1)
39.000 = (2)(390)(T2 - 30)
100 = (2)(1)(T2 - 30)
100 = (2)(T2 - 30)
50 = T.2 - 30
T2 = 80oC
الإجابة الصحيحة هي أ.
3. لرفع درجة حرارة 5 كجم من الماء من 15 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية، فإن كمية الحرارة المطلوبة هي...
(الحرارة النوعية للماء 4,2 × 103 جول/كجم درجة مئوية)
أ. 525.000 جول
ب. 420.000 ي
ج. 150.000 جول
د. 21.000 جول
مناقشة
من المعروف أن:
الكتلة (م) = 5 كجم
درجة الحرارة الابتدائية (T)1) = 15 درجة مئوية
درجة الحرارة النهائية (T)2) = 40 درجة مئوية
الحرارة النوعية للماء (c) = 4,2 × 103 جول/كجم درجة مئوية
سأل: الحرارة (Q)
الجواب:
صيغة التسخين:
Q = mc Δ ت
Q = (5 كجم)(4,2 × 103 (جول/كجم°م)(40°م – 15°م)
س = (5) (4,2 × 103 (25)
Q = 525.000 جول
الإجابة الصحيحة هي أ.
4. تم تسخين 2 كجم من الماء من درجة حرارة 24 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية. إذا كانت الحرارة النوعية 4.200 جول/كجم درجة مئوية، فإن كمية الحرارة التي اكتسبها الماء هي...
أ. 336.000 جول
ب. 259.200 جول
ج. 554.400 جول
د. 543.600 جول
مناقشة
من المعروف أن:
كتلة الماء (م) = 2 كجم
درجة الحرارة الابتدائية (T)1) = 24 درجة مئوية
درجة الحرارة النهائية (T)2) = 90 درجة مئوية
الحرارة النوعية للماء (c) = 4.200 جول/كجم°م
سأل: كمية الحرارة (Q) التي يستقبلها الماء هي...
الجواب:
سعرات حرارية:
Q = m c Δ ت
Q = (2 كجم)(4.200 جول/كجم°م)(90°م – 24°م)
Q = (2 كجم)(4.200 جول/كجم°م)(66°م)
Q = (132)(4.200 جول)
Q = 554.400 جول
الإجابة الصحيحة هي ج.
5. تم تسخين ماء كتلته 5 غرامات من 10 درجات مئوية إلى 40 درجة مئوية. إذا كانت الحرارة النوعية للماء تساوي 1 سعر حراري/غرام درجة مئوية، فإن كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الماء هي...
أ. 100 سعرة حرارية
ب. 150 سعر حراري
ج. 200 سعر حراري
د. 400 سعرة حرارية
مناقشة
من المعروف أن:
الكتلة (م) = 5 غرامات
درجة الحرارة الابتدائية (T)1) = 10oC
درجة الحرارة النهائية (T)2) = 40oC
الحرارة النوعية للماء (ج) = 1 كالوري/غرام درجة مئوية
سأل: الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الماء
الجواب:
صيغة التسخين:
Q = mc Δ ت
Q = (5 غرامات)(1 سعر حراري/غرام درجة مئوية)(40oC - 10oC)
س = (5) ((1 سعر حراري)(30)
Q = 150 سعرة حرارية
الإجابة الصحيحة هي ب.
6. أفضل موصل للحرارة هو...
أ. الألومنيوم
ب. الزئبق
ج. الحديد
زجاج D
مناقشة
تعتمد كفاءة المادة في توصيل الحرارة على نوعها. وتُسمى الكمية الفيزيائية التي تُشير إلى قدرة المادة على توصيل الحرارة بالتوصيل الحراري. وكلما زاد التوصيل الحراري، زادت كفاءة المادة في توصيل الحرارة.
فيما يلي قيم التوصيل الحراري لعدة مواد:
الألومنيوم = 200 جول/م.ث درجة مئويةo
الحديد = 40 جول/مللي ثانية درجة مئويةo
الزئبق = 8,30 جول/مللي ثانية درجة مئويةo
الزجاج = 0,84 جول/مللي ثانية درجة مئويةo
بناءً على البيانات المذكورة أعلاه، فإن أعلى قيمة للتوصيل الحراري هي للألمنيوم.
الإجابة الصحيحة هي أ.
7. 0,2 كجم من الماء عند درجة حرارة 25oيتم تسخين جسم ما (ج) بكمية حرارة مقدارها 42.000 جول. إذا كانت الحرارة النوعية للماء = 4200 جول/كجم oC، إذن درجة الحرارة النهائية للماء هي...
B. 80oC
جيم 75oC
D. 50oC
مناقشة
جميع الوحدات معبر عنها بالوحدات الدولية باستثناء وحدات درجة الحرارة التي تبقى بالدرجة المئوية لأن الحرارة تستخدم وحدة جول/كجم. oC.
من المعروف أن:
كتلة الماء (م) = 0,2 كجم
الحرارة (Q) = 42.000 جول
الحرارة النوعية للماء (c) = 4200 جول/كجم oC
درجة الحرارة الابتدائية (T)1) = 25oC
سأل: درجة الحرارة النهائية (T)2)
الجواب:
صيغة التسخين:
Q = mc ΔT = mc (T2 - تي1)
وصف التركيبة:
Q = الحرارة، m = الكتلة، c = الحرارة النوعية، ΔT = التغير في درجة الحرارة، T1 = درجة الحرارة الابتدائية، T2 = درجة الحرارة النهائية
درجة الحرارة النهائية للماء هي:
Q = mc (T2 - تي1)
42.000 = (0,2)(4200)(T2 - 25)
42.000 = 840 (T2 - 25)
42.000 = 840 طن2 - 21.000
42.000 + 21.000 = 840 طن2
63.000 = 840 طن2
T2 = 75oC
الإجابة الصحيحة هي ج.
تغيرات في درجة الحرارة وتغيرات في الشكل
8. استنادًا إلى الرسم البياني، فإن كمية الحرارة المطلوبة لـ 5 كجم من الماء في العملية من C إلى D (الحرارة النوعية للماء = 4.200 جول/كجم) oج) هو...
أ. 210.000 جول
ب. 420.000 ي
ج. 21.000.000 جول
د. 42.000.000 جول
مناقشة
من المعروف أن:
كتلة الماء (م) = 5 كجم
الحرارة النوعية للماء (c) = 4200 جول/كجم oC
درجة الحرارة الابتدائية (T)1) = 0 oC
درجة الحرارة النهائية (T)2) = 10 oC
تغيرات درجة الحرارة (ΔT) = 10 oC - 0 oC = 10 oC
سأل: الحرارة الممتصة (Q)
الجواب:
صيغة التسخين:
Q = mc ΔT = (5 كجم)(4200 جول/كجم) oج)(10 oج) = (5)(4200 جول)(10) = (50)(4200 جول) = 210.000 جول
الإجابة الصحيحة هي أ.
9. انظر إلى الرسم البياني الجانبي! ما مقدار الحرارة اللازمة لتحويل 200 غرام من الجليد في العملية أ إلى العملية ج، إذا كانت الحرارة النوعية للجليد 2100 جول/كيلوغرام؟ oC وحرارة انصهار الجليد هي 336.000 جول/كجم هي…..
أ. 4.200 جول
ب. 67.200 جول
ج. 71.400 جول
د. 75.600 جول
مناقشة
من المعروف أن:
يجب التعبير عن جميع الوحدات بالنظام الدولي للوحدات.
كتلة الجليد (م) = 200 غرام = 200/1000 كيلوغرام = 0,2 كيلوغرام
الحرارة النوعية (c) = 2100 جول/كجم oC
حرارة انصهار الجليد (لتر)F) = 336.000 جول/كجم
سأل: كمية الحرارة المطلوبة في العملية من أ إلى ج
الجواب:
في العملية من أ إلى ب، يمتص الجليد الحرارة لرفع درجة حرارته من -10oتصبح C 0oC.
يتم حساب كمية الحرارة الممتصة في العملية من أ إلى ب باستخدام صيغة الحرارة:
Q = mc Δ ت
وصف الصيغة: Q = الحرارة الممتصة، m = كتلة الجليد، c = الحرارة النوعية للجليد، ΔT = التغير في درجة الحرارة
إذن، كمية الحرارة الممتصة هي:
Q1 = mc ΔT = (0,2)(2100)(0-(-10) = (0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 جول
في العمليتين من ب إلى ج، تُمتص الحرارة لإذابة الجليد بالكامل وتحويله إلى ماء. في هذه العملية، يحدث تغير في الحالة فقط، دون أي تغير في درجة الحرارة. تبقى درجة حرارة الجليد والماء عند 0 درجة مئوية.oC.
يتم حساب كمية الحرارة الممتصة في العملية من B إلى C باستخدام صيغة الحرارة:
Q2 = م LF = (0,2 كجم)(336.000 جول/كجم) = 67200 جول
كمية الحرارة الممتصة في العملية من أ إلى ج:
Q = Q1 + Q2 = 4200 جول + 67200 جول = 71400 جول
الإجابة الصحيحة هي ج.
10. انتبه إلى الرسم البياني التالي لنتائج التجربة!
إذا تم تسخين 2 كجم من الماء، وكانت حرارة بخار الماء = 2,27 × 106 جول/كجم، الحرارة النوعية للماء = 4.200 جول/كجم oإذا كان ضغط الهواء عند النقطة C يساوي ضغط جوي واحد، فإن كمية الحرارة المطلوبة للعملية من النقطة B إلى النقطة C هي...
أ. 3.360 كيلوجول
ب. 4.540 كيلوجول
ج. 4.876 كيلوجول
د. 5.212 كيلوجول
مناقشة
من المعروف أن:
كتلة الماء (م) = 2 كجم
حرارة بخار الماء (لتر)V) = 2,27 × 106 J / كغ
الحرارة النوعية للماء (c) = 4.200 جول/كجم oC
سأل: كمية الحرارة الممتصة للعملية من النقطة ب إلى النقطة ج.
الجواب:
في العملية من أ إلى ب، تُستخدم الحرارة التي يمتصها الماء لرفع درجة حرارة الماء من 60oمن ج إلى ٠oج. عند ضغط جوي مقداره 1 ضغط جوي، تكون درجة غليان الماء 100oج وبعد الوصول إلى درجة حرارة 100oلا يتعرض الماء لأي تغيرات أخرى في درجة الحرارة ولكنه يتحول من سائل إلى غاز.
في العمليتين من ب إلى ج، تُستخدم الحرارة الممتصة لتبخير الماء بالكامل وتحويله إلى غاز. تُحسب كمية الحرارة الممتصة باستخدام الصيغة التالية:
Q = ملV = (2 كجم)(2,27 × 106 جول/كجم) = 4,54 × 106 جول = 4540 × 103 الجول = 4540 كيلو جول وحدة طاقة
الإجابة الصحيحة هي ب.
11.
انتبه إلى الرسم البياني التالي
يتم تسخين قطعة ثلج كتلتها 50 غرامًا من -5oC إلى الماء عند درجة حرارة 60oج- الماء. إذا كانت حرارة انصهار الجليد = 80 سعر حراري/غرام، فإن الحرارة النوعية للجليد = 0,5 سعر حراري/غرام oج، الحرارة النوعية للماء = 1 سعر حراري/غرام oج، إذن كمية الحرارة المطلوبة أثناء العملية من ج إلى د هي...
أ. 125 سعرة حرارية
ب. 3.000 سعر حراري
ج. 4.000 سعر حراري
د. 7.125 سعرة حرارية
مناقشة
من المعروف أن:
كتلة الجليد (م هـ) = 50 غرامًا
درجة حرارة الجليد (Tes) = -5 oC
الحرارة النوعية للجليد (ces) = 0,5 سعر حراري/غرام oC
حرارة انصهار الجليد (لتر من الجليد) = 80 سعر حراري/غرام
درجة حرارة الماء (T water) = 60 oC
الحرارة النوعية للماء (c water) = 1 سعر حراري/غرام oC
السؤال: كمية الحرارة في العملية من ج إلى د
الجواب:
في العملية من أ إلى ب، تتغير درجة حرارة الجليد من -5 oتصبح C 0 oC
في العملية من ب إلى ج، يتحول كل الجليد إلى ماء (يتحول الصلب إلى سائل). في هذه العملية، لا تتغير درجة الحرارة.
في العملية من C إلى D، تتغير درجة حرارة الماء من 0 oتصبح C 60 oC
الحرارة المطلوبة في العملية من أ إلى ب:
Q = mc ΔT
Q = (mes)(جes)(0 – Tes)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 سعرة حرارية
الحرارة المطلوبة في العملية من ب إلى ج:
Q = مل
Q = mes Les
Q = (50)(80) = 4000 سعر حراري
الحرارة المطلوبة في العملية من ج إلى د:
Q = mc ΔT
Q = (mهواء)(جهواء)(Tهواء - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 سعر حراري
الحرارة المطلوبة في العمليات من أ إلى د:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 سعرة حرارية
يحسب المؤلف كمية الحرارة اللازمة لكل عملية لمساعدتك على فهم كيفية حل هذا النوع من المسائل. السؤال هو: ما هي كمية الحرارة اللازمة للعمليات من ج إلى د؟
الإجابة الصحيحة هي ب.
12.
استنادًا إلى الرسم البياني المجاور لعدد سعرات حرارية يلزم 3 كيلوغرامات من الثلج في عملية ABC هي... (الحرارة النوعية es = 2.100 جول/كجمoC, حرارة الانصهار (es = 336.000 جول/كجم)
أ. 630 كيلو جول
ب. 819 كيلو جول
ج. 1071 كيلو جول
د. 3276 كيلو جول
مناقشة
يوضح الرسم البياني أعلاه عملية تغيير حالة الجليد إلى ماء.
في عملية AB، تُستخدم الحرارة لرفع درجة حرارة الجليد من -10oمن ج إلى ٠oC.
Q = mc (ΔT)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63.000 جول = 63 كيلو جول (كيلو جول = kj)
في عملية BC، تُستخدم الحرارة لإذابة كل الجليد وتحويله إلى ماء. في هذه العملية، لا تتغير درجة حرارة الجليد.
Q = ملF
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 جول
كمية الحرارة المطلوبة لتكوين الجليد في عملية ABC هي:
63 كيلوجول + 1.008 كيلوجول = 1071 كيلوجول
الإجابة الصحيحة هي ج.
13.
انتبه إلى الرسم البياني لتسخين 500 غرام من الثلج عند درجة حرارة -10oدرجة مئوية تحت الصفر! إذا كانت الحرارة النوعية للجليد 2100 جول/كجمoج، الحرارة النوعية للماء 4.200 جول/كجمoC، وحرارة انصهار الجليد هي 336.000 جول/كجم. ما مقدار الحرارة اللازمة لعملية BCD؟
أ. 31.500 جول
ب. 63.000 ي
ج. 168.000 جول
د. 231.000 جول
مناقشة
كتلة الجليد معبر عنها بالجرام، لذا حوّلها إلى كيلوغرامات (وحدات دولية). ٥٠٠ جرام = ٠٫٥ كيلوغرام.
في عملية BC، تُستخدم الحرارة لإذابة كل الجليد وتحويله إلى ماء.
Q = ملF
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 جول
في عملية التكثيف، تُستخدم الحرارة لرفع درجة حرارة الماء من 0oمن ج إلى ٠oC
Q = mc (ΔT)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63.000 جول
كمية الحرارة المطلوبة لتكوين الجليد في عملية BCD:
168.000 جول + 63.000 جول = 231.000 جول
الإجابة الصحيحة هي د.
14.
انظر إلى الرسم البياني للتسخين لكيلوغرام واحد من الجليد أدناه! إذا كانت الحرارة النوعية للجليد 2.100 جول/كيلوغرامoج، تبلغ حرارة انصهار الجليد 336.000 جول/كجم، والحرارة النوعية للماء 4.200 جول/كجمoج، إذن فإن الحرارة المطلوبة في عملية PQR هي...
أ. 10.500 جول
ب. 21.000 ي
ج. 336.000 جول
د. 346.500 جول
مناقشة
في عملية PQ، تُستخدم الحرارة لرفع درجة حرارة الجليد من -5oمن ج إلى ٠oC
Q = mc (ΔT)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10.500 جول
في عملية الترسيب السريع، تُستخدم الحرارة لإذابة كل الجليد وتحويله إلى ماء.
Q = ملF
Q = (1)(336.000) = 336.000 جول
كمية الحرارة المطلوبة لتكوين الجليد في عملية PQR هي:
10.500 جول + 336.000 جول = 346.500 جول
الإجابة الصحيحة هي د.
15. انظر إلى الرسم البياني للتسخين لكيلوجرام واحد من الثلج أدناه!
جيكا الحرارة النوعية 2.100 جول/كجمoج، تبلغ حرارة انصهار الجليد 336.000 جول/كجم، والحرارة النوعية للماء 4.200 جول/كجمoج، إذن فإن الحرارة المطلوبة في عملية PQR هي...
أ. 10.500 جول
ب. 21.000 ي
ج. 336.000 جول
د. 346.500 جول
مناقشة
من المعروف أن:
كتلة الجليد = 1 كجم
حرارة انصهار الجليد (لتر)F) = 336.000 جول/كجم
الحرارة النوعية للجليد (ces) = 2.100 جول/كجمoC
الحرارة النوعية للماء (c water) = 4.200 جول/كجمoC
سأل: الحرارة المطلوبة في عملية PQR
الجواب:
في عملية التحويل من P إلى Q، تُستخدم الحرارة لرفع درجة حرارة الجليد من -5oتصبح C 0oج. يتم حساب الحرارة باستخدام الصيغة التالية: Q = mc ΔT، حيث Q = الحرارة، m = كتلة الجليد، c = الحرارة النوعية للجليد، ΔT = التغير في درجة الحرارة من -5oمن ج إلى ٠oC.
الحرارة المطلوبة في العملية من P إلى Q:
Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 جول
في عملية تحويل الماء إلى جليد، تُستخدم الحرارة لإذابة كل الجليد وتحويله إلى ماء. في هذه العملية، لا تتغير درجة الحرارة. يتم حساب الحرارة باستخدام الصيغة التالية: Q = m LFحيث Q = الحرارة، m = كتلة الجليد، LF = حرارة انصهار الجليد.
الحرارة المطلوبة في العملية من Q إلى R:
Q = ملF = (1)(336.000) = 336.000 جول
إجمالي السعرات الحرارية:
10500 + 336.000 = 346.500 جول
الإجابة الصحيحة هي د.
مصدر السؤال:
أسئلة الامتحان الوطني للعلوم للمرحلة الإعدادية/المرحلة الإعدادية الإسلامية
