درجة الحرارة وكميتها.

مؤشرات الأداء :

1- يصف التغيرات في درجة حرارة جسمين في طريقهما للوصول إلىى ألاتزان الحراري .

2- يميز بين درجة الحرارة والحرارة .

3- يتعرف الطاقة الداخلية لجسم .

4- يربط بين درجة الحرارة والحرارة على المستوى العياني وبين حركة الجسيمات على المستوى المجهري .

5- يجد السعة الحرارية النوعية لجسم باستخدام التوازن الحراري . 

80170601

درجة الحرارة وكميتها.

تتكوّن كل الأشياء من ذرات أو جزيئات في حالة حركة دائمة. وتُكسِب هذه الحركة الأجسام طاقة داخلية. 

ويعتمد مقدار الطاقة الداخلية للجسم على مدى سرعة تحرك ذراته أو جزيئاته. 

فإذا تحركت ببطء فإن مقدار طاقة الجسم الداخلية يكون منخفضًا. 

أما إذا كانت تتحرك بشدة فإن الجسم يكون له مقدار  طاقة داخلية مرتفع. 

وللأجسام الساخنة مقدار  طاقة داخلية أعلى مما للأجسام الباردة. 

مقدمة 

80170601

الطاقة الداخلية : تشمل طاقة الحركة للانتقال العشوائي والدوراني والاهتزازي لحركة الجزيئات وطاقة الوضع الاهتزازية المصاحبة للقوى بين الجزيئات .

الحرارة Heat : هي الطاقة الحرارية المنتقلة بين الأجسام نتيجة للآختلاف في درجة حرارتها .

درجة الحرارة : هي مقياس

لمتوسط طاقة حركة جزيئات المادة .

الاتزان الحراري:  الحالة التي يكون

فيها للجسمين المتلاصقين فيزيائياً درجة الحرارة نفسها . 

الحرارة شكل من أشكال الطاقة. ولا يمكن رؤية الحرارة أو الطاقة ولكن يمكن رؤية الأثر الذي يحدثانه 

80170601

ملاحظة

عليك أن تدرك أنّ درجة الحرارة وكمية الحرارة شيئان مختلفان وليسا شيئًا واحدًا. 

فدرجة حرارة الجسم هي دليل على مقدار طاقته الداخلية .( الحركية )

بينما كمية الحرارة هي الطاقة المنتقلة من جسم لآخر. 

80170601

• تهتز جــزيئات المـادة حـول مواضع اتزانها الأصلية( الجوامــد) بتردد معـين وسعـة اهتزازة معـينة وبالتالي يكون لجزيئاتها طــاقة وضع وطـاقة حـركة

• الطاقة الداخلية لجـسم:هي مجموع طـاقـتي الوضـع والحـركة لجزيئات مادة الجسم 

• ممـا تـنشأ طـاقـتي الوضـع والحــركة لجـزيئـات مـادة الجســــم؟

طــاقة الوضـع : من قـوى التجــاذب بين جزيئات مــادة الجـســـم ( قـوى فـــاندرفــال )
طـاقـة الحـركـة : من اهتزاز جـزيـئات المـادة بسرعة معـينة حـــول مواضــع ســكونها

• تعــريـف درجـة الحـرارة : هي خاصية تحــدد انـتقـال الحــرارة بين النظـام(المادة) والوسط المحيط – أو بمفهـوم أخـر: هي الخاصية التي يمكن بها الحكم عـلى هــذا النظــام من حيث كونه في حالة اتـزان حـراري أو عــدم اتـزان حـراري مع الوسط المحيـط 

80170601

• العــلاقـة بين الــطــاقة الــداخــلية ودرجــــــة الحـــرارة :

والعـكس صحيح إذا فـقـد الجسم طــاقة حــرارية

إذًا درجـــة الحــرارة تعـتـبر مقياســـــًا للــطـاقـة الــداخــلية لـجــزيئات الجـســـــم

لاحــــظ :في حالة الغــازات يهمــل التغـير في طاقة الوضـع لصــغـر قيمتـه بالنسبـة للتغـير الكبير في طــاقة حـركة الجزيئات
أي أن : درجة الحــرارة لغـاز :تعـبر عـن متوســط طــاقة حـركة جـزيئاته

بـإكـساب الجسم طـاقة حرارية: 

تـزداد سعـة اهـتزازة الجزيئات وتتباعـد 

وبالتالي تزداد ســرعـة الجزيئات وتزداد طاقتها الحركية 

فتزداد الطاقة الداخلية للمادة 

وترتفع درجـة الحـرارة للجسم 

80170601

الحرارة تنساب من جسم ذي درجة حرارة أعلى إلى آخر ذي درجة حرارة أقل. 

وكلما كان الفرق في درجة الحرارة بين جسمين أكبر، كان انتقال الحرارة بينهما أسرع.

ويستمر انتقال الحرارة بين الجسمين إلى أن يتساويا في درجة الحرارة .( اتزان حراري) 

الاتزان الحراري) 

80170601

الوصول إلى درجة الحرارة نفسها( الاتزان الحراري) 

عندما تتلامس أجسام لها درجات حرارة مختلفة , يحدث انتقال للطاقة الحرارية من الجسم الأعلى درجة حرارة إلى الجسم الأدنى درجة حرارة حتى يصبح الاثنان عند درجة الحرارة نفسها .

عندما يتلامس جسمان لهما درجة الحرارة نفسها لا تتغير الطاقة الحرارية لكل منهما . 

حتى إذا كان لأحد الجسمين طاقة حرارية أكبر من الطاقة الحرارية التي للجسم الآخر ، فإن الجسمين يظلان على درجة الحرارة نفسها .

أ


يملك طاقة حرارية أكبر

لك طاقة

يملك طاقة حرارية أقل

لك طاقة

كمية الحرارة المكتسبة + كمية الحرارة المفقودة =صفر

ب 

80170601

200ml

25c

200ml

25c

25c

60c

200ml

200ml

لا يحدث انتقال في الطاقة الحرارية 

يحدث انتقال في الطاقة الحرارية 

80170601

مقاييس درجة الحرارة

الكلفن ( K):وهو المقياس المعتمد من قبل المنظومة العالمية SI وهو مقياس كثير الاستعمال في الميادين العلمية.

سلزيوس (درجة حرارة مئوية) وهو المقياس المعتمد في حياتنا اليومية في غالبية دول العالم.

الفهرنهيت(F ): وهو المقياس المعتمد في الولايات المتحدة الأمريكية

درجة الحرارة المطلقة وهي كلفن. 

80170601

مقاييس درجة الحرارة 

فكرة الاتزان الحراري هي الأساس في قياس درجة الحرارة . 

مقياس سيليزي 

مقياس فهرنهيت 

مقياس كلفن  

درجة غليان الماء 

درجة تجمد الماء 

80170601




وجه المقارنة 

الفهرنهيتي

السيليزي

كيلفن

درجة غليان الماء

212

100

373

درجة حرارة جسم الانسان 

98.6

37

310

درجة تجمد أو انصهار الماء

32

0

273

درجة الصفر المطلق

-460

-273

0 

80170601

التحويل من سيليزي إلى كلفن   والعكس

التحويل من سيليزي إلى فهرنهيتي والعكس 

تمرين: ما هي درجة الحرارة التي عندها يتساوى التدريج المئوي والتدريج الفهرنهايتي.(-40)

التحويل 

80170601


80170601

انتقال الطاقة كحرارة 

عند الوصول إلى حالة الاتزان الحراري تكون الطاقة الكلية المتبادلة بين الجسمين صفراً .أي مجموع الطاقة المكتسبة والمفقودة يساوي الصفر.

45C

5C

جزيئات العصير

جزيئات علبة العصير

11C

11C

وفق وجهة النظر العيانية تنتقل الطاقة كحرارة من الجسم الأعلى درجة حرارة إلى الجسم الأدنى حرارة . 

تفسير ذلك وفق النظرة المجهرية ( على مستوى الذري ) 

80170601

س:ما متوسط الطاقة الحركية للجزيئات في الوعائين .

أ

ب

كمية الثلج التي انصهرت في الوعاء ( ب ) أكبر منها في الوعاء ( أ ) .

لأن عدد جزيئات الماء في الوعاء ( ب ) أكبر مما هي عليه في الوعاء ( أ ) لذلك

الطاقة الداخلية لجزيئات الوعاء ( ب ) أكبر من الطاقة الداخلية لجزيئات الوعاء ( أ )

درجة الحرارة والحرارة .

س: في أي الوعائين ينصهر الثلج اسرع؟ولماذا ؟

متساوية لأن درجة الحرارة في الوعائين متساوية 

س: كيف تعلل ذلك ؟

كمية الطاقة الداخلية تتناسب مع كمية المادة   

80170601

للحساء في الانائين درجة الحرارة نفسها ،

لكن في المقلاة حساء أكثر. 

لذلك يكون في حساء المقلاة طاقة حرارية أكبر من الطاقة الحرارية في حساء الوعاء الآخر .

الطاقة الحرارية تتناسب مع كمية المادة 

80170601

نتيجة : إذا اكتسب جسم طاقة حرارية أو فقدها تتغير درجة حرارته وتتغير طاقته الداخلية .

والحرارة لا تنتقل بين جسمين  إلا إذا كان بينهما فرق في درجات الحرارة . 

يرمز للطاقة الداخلية بالرمز U وإلى الحرارة بالرمز Q 

الطاقة الداخلية U : مجموع طاقة الحركة وطاقة الوضع لجزيئات المادة .

بما أن الحرارة مظهر من مظاهر الطاقة المتبادلة .

إذاً أمكننا تحويل جميع وحدات الحرارة المختلفة إلى جول . وهي وحدة قياس الطاقة في النظام الدولي . 

80170601

 والجول الواحد هو كمية الطاقة المستهلكة ـ أو الشغل المبذول ـ عندما تحرك قوة مقدارها نيوتن واحد جسمًا مسافة متر واحد في اتجاهها.

أكثر ثلاث وحدات شيوعًا في قياس كمية الحرارة هي ::السُّعر والجول ----والوحدة الحرارية البريطانية. 

والسعر الحراري هو كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء 1°سيليزية . 

والسعر الحراري المستخدم في قياس الطاقة الحرارية الناتجة من الأطعمة، يساوي 1000 ضِعْف هذا السعر الحراري الذي عرّفناه.

والوحدة الحرارية البريطانية :هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من الماء 1°فهرنهيتي .

وتُستخدم غالبًا في الهندسة، بينما يُستخدم السعر الحراري في العلوم. 

أما الجول فيمكن أن يُستخدم في قياس كل أنواع الطاقة، بما في ذلك الحرارة. 

في امان الله 

80170601

السعة الحرارية النوعية 

وجد بالتجربة العملية أن كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة المادة تختلف حسب طبيعة المادة،

كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1Kg من الماء درجة سيليزية  واحدة تساوي 4186J

      :السعة الحرارية النوعية  وتعرف

بأنها كمية الحرارة  اللازمة لتغيير درجة حرارة    1kgمن المادة درجة سيليزية  واحدة.عند ضغط ثابت .

 ولرفع درجة حرارة 1Kg من النحاس درجة سيليزية  واحدة يلزم 387J

تختلف السعة الحرارية النوعية باختلاف نوع المادة .والسبب اختلاف  حركة الذرات والجزيئات على المستوى المجهري لكل منها . 

ماء

زيت

200ml

200ml 

80170601

السعة الحرارية النوعية Cp

كمية الحرارة 

السعة الحرارية النوعية 

الكتلة 

التغير في درجة الحرارة

Tf-Ti

الحرف P يدل على ان السعة الحرارية النوعية مقيسة عند ضغط ثابت . 

80170601

من هذه المعادلة يتضح أنه عندما تكتسب المادة حرارة فإن التغير في درجة الحرارة يكون بالموجب وتكون  كمية الحرارة  موجباً.

وعندما تفقد المادة حرارة فإن التغير في درجة الحرارة يكون بالسالب وتكون كمية الحرارة سالبة.

موجب

سالب 

80170601

تحديد السعة الحرارية النوعية

قياس الحرارة ( الكلوريمترية ) طريقة مختبرية تستخدم لقياس الطاقة المتبادلة بين جسم وآخر على شكل حرارة .

مسعر حراري بسيط يستخدم في قياس السعة الحرارية النوعية للمادة .

كمية الحرارة المكتسبة + كمية الحرارة المفقودة = صفر . 

80170601

مثال : سخنت صمولة من الألمنيوم كتلتها 0.050kg إلى درجة حرارة غير معروفة ثم ألقيت في وعاء يحتوي على 0.15kg من الماء عند درجة حرارة ابتدائية 21.0C . وصلت درجة الحرارة النهائية للصمولة والماء إلى 25.0C إذا كانت السعة الحرارية النوعية للأمنيوم 899J/kg.C فما درجة الحرارة الابتدائية لقطعة الألمنيوم ( مع إهمال الحرارة التي يكتسبها المسعر أو الوعاء )        

اللأمنيوم ( 1 )

الماء  ( 2 )