أمثلة على أسئلة حول الحرارة وتغيرات الحالة

15 مثالاً على الحرارة وتغيرات الحالة

مناقشة مشاكل الحرارة

لرفع درجة حرارة مياه البحر بمقدار درجة مئوية واحدة، يلزم 3900 جول من الحرارة . إذا كانت الحرارة النوعية لمياه البحر 3,9 × 10³ ^جول /كجم°م، فإن كتلة مياه البحر هي...

أ. 100 كجم

B. 10 كجم

ج. 1 كجم

د. 0,1 كجم

مناقشة

من المعروف أن:

التغير في درجة الحرارة ( ΔT ) = 1 ^درجة مئوية

الحرارة (Q) = 3900 جول

الحرارة النوعية لمياه البحر (c) = 3,9 × 10³ ^جول /كجم°م = 3900 جول/كجم°م

السؤال: كتلة مياه البحر (م)

الجواب:

صيغة التسخين:

Q = mc Δ T

الوصف: Q = الحرارة، m = الكتلة، c = الحرارة النوعية، ΔT = التغير في درجة الحرارة

m = Q / c Δ T = 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 (T1 ₎ = 30 ^درجة مئوية

الحرارة الممتصة (Q) = 39.000 جول

الحرارة النوعية (c) للنحاس = 390 جول/كجم ^درجة مئوية

السؤال: درجة الحرارة النهائية للنحاس ( _T2 )

الجواب:

صيغة التسخين:

Q = mc ΔT

الوصف: Q = الحرارة، m = الكتلة، c = الحرارة النوعية، ΔT = التغير في درجة الحرارة

Q = mc ΔT = mc (T ₂ – T ₁ )

39.000 = (2)( 390)(T ₂ – 30)

100 = (2)(1)(T ₂ – 30)

100 = (2)(T ₂ – 30)

٥٠ = T _٢ – ٣٠

T ₂ = 50 + 30

T ₂ = 80 ^درجة مئوية

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 × 10 ³ 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 (T2 ₎ = 40 درجة مئوية

الحرارة النوعية للماء (c) = 4,2 × 10³ ^جول /كجم°م

السؤال: الحرارة (س)

الجواب:

صيغة التسخين:

Q = mc ΔT

Q = (5 كجم)( 4,2 × 10 ³ جول/كجم°م)(40°م – 15°م)

Q = (5)( 4,2 × 10 ³ J)(25)

Q = 525 × ^10³ جول

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 (T2 ₎ = 90 درجة مئوية

الحرارة النوعية للماء (c) = 4.200 جول/كجم°م

السؤال: كمية الحرارة (Q) التي يستقبلها الماء هي...

الجواب:

سعرات حرارية:

Q = m c ΔT

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 (T1 ₎ = 10 ^درجة مئوية

درجة الحرارة النهائية (T2 ₎ = 40 ^درجة مئوية

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

السؤال: كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الماء

الجواب:

صيغة التسخين:

Q = mc ΔT

Q = (5 غرامات)( 1 سعر حراري/غرام درجة مئوية)(40 ^درجة مئوية - 10 ^درجة مئوية)

Q = (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 ^مئوية

الحديد = 40 جول/مللي ثانية درجة ^مئوية

الزئبق = 8,30 جول/مللي ثانية درجة ^مئوية

الزجاج = 0,84 جول/مللي ثانية درجة ^مئوية

بناءً على البيانات المذكورة أعلاه، فإن أعلى قيمة للتوصيل الحراري هي للألمنيوم.

الإجابة الصحيحة هي أ.

7. تم تسخين 0,2 كجم من الماء عند درجة حرارة 25 ^درجة مئوية بكمية حرارة مقدارها 42.000 جول. إذا كانت الحرارة النوعية للماء تساوي 4200 جول/كجم ^درجة مئوية، فإن درجة الحرارة النهائية للماء هي...

أ. 100 ^درجة مئوية

ب. 80 ^درجة مئوية

ج. 75 ^درجة مئوية

د. 50 ^درجة مئوية

مناقشة

جميع الوحدات معبر عنها بالوحدات الدولية باستثناء وحدات درجة الحرارة التي تبقى بالدرجة المئوية لأن الحرارة تستخدم وحدة جول/كجم ^درجة مئوية.

من المعروف أن:

كتلة الماء (م) = 0,2 كجم

الحرارة (Q) = 42.000 جول

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

درجة الحرارة الابتدائية (T1 ₎ = 25 ^درجة مئوية

السؤال: درجة الحرارة النهائية ( _T2 )

الجواب:

صيغة التسخين:

Q = mc ΔT = mc (T ₂ – T ₁ )

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 (T ₂ – T ₁ )

42.000 = (0,2)(4200)(T ₂ – 25)

42.000 = 840 (T ₂ – 25)

42.000 = 840 T ₂ – 21.000

42.000 + 21.000 = 840 T ₂

63.000 = 840 طن ₂

T ₂ = 63.000 / 840

T ₂ = 75 ^درجة مئوية

الإجابة الصحيحة هي ج.

تغيرات في درجة الحرارة وتغيرات في الشكل

8. بناءً على الرسم البياني، فإن كمية الحرارة المطلوبة لـ 5 كجم من الماء في العملية من C إلى D (الحرارة النوعية للماء = 4.200 جول/كجم ^درجة مئوية) هي...

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 ^درجة مئوية

درجة الحرارة الابتدائية (T1 ₎ = 0 ^درجة مئوية

درجة الحرارة النهائية (T2 ₎ = 10 ^درجة مئوية

التغير في درجة الحرارة ( ΔT) = 10 ^درجة مئوية - 0 ^درجة مئوية = 10 ^درجة مئوية

السؤال: كمية الحرارة الممتصة (Q)

الجواب:

صيغة التسخين:

Q = mc ΔT = (5 كجم)(4200 جول/كجم درجة ^مئوية )( 10 ^درجة مئوية) = (5)(4200 جول)( 10 ) = (50)(4200 جول) = 210.000 جول

الإجابة الصحيحة هي أ.

٩. انظر إلى الرسم البياني على الجانب! كمية الحرارة اللازمة لتحويل ٢٠٠ غرام من الجليد في العملية أ إلى ج، إذا كانت الحرارة النوعية للجليد ٢١٠٠ جول/كغ درجة مئوية ^وحرارة انصهار الجليد ٣٣٦٠٠٠ جول/كغ 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 (ج) = 2100 جول/كجم ^درجة مئوية

حرارة انصهار الجليد (LF ₎ = 336.000 جول/كجم

السؤال: ما مقدار الحرارة المطلوبة في العملية من النقطة أ إلى النقطة ج؟

الجواب:

في العملية من أ إلى ب، يتم امتصاص الحرارة بواسطة الجليد لزيادة درجة حرارته من -10 ^درجة مئوية إلى 0 ^درجة مئوية.

يتم حساب كمية الحرارة الممتصة في العملية من أ إلى ب باستخدام صيغة الحرارة:

Q = mc ΔT

وصف الصيغة: Q = الحرارة الممتصة، m = كتلة الجليد، c = الحرارة النوعية للجليد، ΔT = التغير في درجة الحرارة

إذن، كمية الحرارة الممتصة هي:

Q ₁ = 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 صفر ^درجة مئوية.

يتم حساب كمية الحرارة الممتصة في العملية من B إلى C باستخدام صيغة الحرارة:

Q ₂ = m L _F = (0,2 كجم)( 336.000 جول/كجم) = 67200 جول

كمية الحرارة الممتصة في العملية من أ إلى ج:

Q = Q ₁ + Q ₂ = 4200 جول + 67200 جول = 71400 جول

الإجابة الصحيحة هي ج.

10. انظر إلى الرسم البياني التالي لنتائج التجربة!

إذا تم تسخين 2 كجم من الماء، وكانت حرارة بخار الماء = 2,27 × 10⁶ ^جول /كجم، والحرارة النوعية للماء = 4.200 جول/كجم ^درجة مئوية، وضغط الهواء يساوي 1 ضغط جوي، فإن كمية الحرارة اللازمة 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 (LV ₎ = 2,27 × 10⁶ ^جول /كجم

الحرارة النوعية للماء (c) = 4.200 جول/كجم ^درجة مئوية

السؤال: 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 60 ^درجة مئوية إلى 100 ^درجة مئوية. عند ضغط جوي مقداره 1 ضغط جوي، تكون درجة غليان الماء 100 ^درجة مئوية، وبعد الوصول إلى درجة حرارة 100 ^درجة مئوية، لا يتعرض الماء لأي تغيرات أخرى في درجة الحرارة ولكنه يتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية.

في العمليتين من ب إلى ج، تُستخدم الحرارة الممتصة لتبخير الماء بالكامل وتحويله إلى غاز. تُحسب كمية الحرارة الممتصة باستخدام الصيغة التالية:

Q = m L _V = (2 كجم)(2,27 × 10⁶ ^جول /كجم) = 4,54 × ^10⁶ جول = 4540 × ^10³ جول = 4540 كيلو جول

الإجابة الصحيحة هي ب.

11.

انتبه إلى الرسم البياني التالي
يتم تسخين قطعة ثلج كتلتها 50 غرامًا من -5^oC إلى الماء عند درجة حرارة 60^oج- 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 = (m_es)(ج_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 سعرة حرارية
الحرارة المطلوبة في العملية من ب إلى ج:
Q = مل
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 سعر حراري
الحرارة المطلوبة في العملية من ج إلى د:
Q = mc ΔT
Q = (m_هواء)(ج_هواء)(T_هواء - 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/كجم^oC, 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 -10^oمن ج إلى ٠^oC.
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 = مل_F
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 -10^oدرجة مئوية تحت الصفر! إذا كانت الحرارة النوعية للجليد 2100 جول/كجم^oج، الحرارة النوعية للماء 4.200 جول/كجم^oC، 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 = مل_F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 جول
في عملية التكثيف، تُستخدم الحرارة لرفع درجة حرارة الماء من 0^oمن ج إلى ٠^oC
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/كيلوغرام^oج، تبلغ حرارة انصهار الجليد 336.000 جول/كجم، والحرارة النوعية للماء 4.200 جول/كجم^oج، 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 -5^oمن ج إلى ٠^oC
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 = مل_F
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!

إذا كانت الحرارة النوعية للجليد 2.100 جول/كجم ^درجة مئوية، وحرارة انصهار الجليد 336.000 جول/كجم، والحرارة النوعية للماء 4.200 جول/كجم ^درجة مئوية، 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 (LF ₎ = 336.000 جول/كجم

الحرارة النوعية للجليد (ces) = 2.100 جول/كجم ^درجة مئوية

الحرارة النوعية للماء (c water) = 4.200 جول/كجم ^درجة مئوية

السؤال: ما هي كمية الحرارة المطلوبة في عملية PQR؟

الجواب:

في عملية P إلى Q، تُستخدم الحرارة لرفع درجة حرارة الجليد من -5 ^درجة مئوية إلى 0 ^درجة مئوية. يتم حساب الحرارة باستخدام الصيغة: Q = mc ΔT، حيث Q = الحرارة، m = كتلة الجليد، c = الحرارة النوعية للجليد، ΔT = التغير في درجة الحرارة من -5 ^درجة مئوية إلى 0 ^درجة مئوية.

الحرارة المطلوبة في العملية من P إلى Q:

Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 جول

في عملية تحويل الجليد إلى ماء، تُستخدم الحرارة لإذابة الجليد بالكامل وتحويله إلى ماء. في هذه العملية، لا تتغير درجة الحرارة. تُحسب الحرارة باستخدام الصيغة: Q = m LF _، حيث Q = الحرارة، m = كتلة الجليد، LF ₌ حرارة انصهار الجليد.

الحرارة المطلوبة في العملية من Q إلى R:

س = م L _F = (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