أمثلة على التقدم العلمي والتطور التقني
ثالثا :- أجهزة التبريد
الة التبريد
مبادىء او حقائق عمل الة التبريد هي /
1- ان التبخر يصحبه انخفاض في درجة الحرارة .
2- عندما يضغط البخار الى حد معين يمكن ان يتحول الى سائل في درجة حرارة اقل من درجة غليانه ويطلق كمية الحرارة التي اكتسبها عند تبخره
3- يمكن للسوائل ان تغلي وتتحول الى بخار في درجات حرارة , اقل من درجات غليانها العادية , وذلك بخفض الضغط فوق سطحها
تركيب الة التبريد
1- مجموعتين من الانابيب الملتوية بشكل حلزوني
2- مضخة ماصة ضاغطة تعمل بمحرك كهربائي
3- غاز مسال تحت ضغط ,يغلي في درجة حرارة منخفضة , يملأ مجموعتي الأنابيب . (الغاز المستخدم بكثرة لهذه الغاية هو الفريون )
تشتمل معظم آلات التبريد الحديثة على ضوابط( ثيرموستات ) تمكن من اختيار درجة الحرارة المناسبة والمرغوبة وبالتالي تعمل الآلات بشكل آلي .
عمل آلة التبريد:
عمل آلة التبريد
1 2 3 4 5
المضخة صمام التكثيف المكثف ( أنابيب خارجية ) صمام التبخير المبخر ( أنابيب داخلية )
تمتص غاز الفريون وتضغطه يندفع عبره الفريون تحت ضغط مرتفع يتم فيه تحويل البخار إلى سائل فترتفع حرارته يندفع عبره الفريون تحت ضغط منخفض يتم فيه تحويل السائل إلى غاز فتنخفض حرارته
الطاقة والشغل
حساب طاقة الأجسام الساقطة سقوطا حرا :-
ما هو السقوط الحر؟
السقوط الحر هو سقوط الجسم بتأثير الجاذبية الأرضية فقط.
أ
ب
ج
مراحل السقوط الحر
1) المرحلة الأولى : في هذه الحالة والجسم معلق طاقتة الكلية على شكل واحد هو الكامنة ومقدارها يحسب بالقانون التالي
ط. ك = و × أ
2) المرحلة الثانية : وعندما ينقطع السلك يبدأ الجسم بالسقوط ( التحرك المتسارع تدريجيا)
أي أن طاقته الكامنة بدأت بالتحول التدريجي إلى طاقة حركية.
ومن قانون حفظ الطاقة ندرك أن مجموع طاقة الجسم ثابت أي أن مجموع طاقته الكامنة
والحركية في أي مرحلة من مراحل السقوط سيبقى ثابتا ويساوي طاقته الأولية وهو معلق
الطاقة الكلية = مجموع طاقات الجسم أو ( ط . ك + ط . ح + ...... )
الطاقة الكامنة للجسم = وزنه × الارتفاع الجديد
الطاقة الحركية = الطاقة الكلية – الطاقة الكامنة
3) المرحلة الثالثة : قبيل اصطدامه بالسطح تبلغ سرعة الجسم أقصاا أي أن كل طاقته
أصبحت حركية ومقدارها يساتوي طاقته الكامنة وهو معلق
4) المرحلة الرابعة : بعد الاصطدام تتوزع طاقته فبضها يصبح طاقة حرارية وبعضها صوتية
وبعضها يتحول إلى شغل لكن المجموع الكلي يبقى ثابت أي يساوي الطاقة التي
بدأنا بها والجسم معلق
الشغل والطاقة
ثانيا:- الطاقة
الطاقة تعرف بأنها : القدرة على إنجاز شغل.
فالجسم الذي يمتلك طاقة قادر على إنجاز شغل،
1) فالسيارة المتحركة يمكنها تحريك الأجسام الصغيرة
عندما تصطدم بها [ أي أن السيارة المتحركة تنجز شغلا
وبمعنى آخر السيارة المتحركة تمتلك طاقة ]
وهو أمر ينطبق على كل الأجسام المتحركة
2) أ- الزنبرك عندما يتعرض للضغط أو الشد فإنه يمكنه
تحريك جسم عند تحرره من الضغط أو الشد [أي أن
الزنبرك يمتلك طاقة عندما يقع تحت شد أو ضغط وبمعنى آخر الزنبرك المضغوط أو المشدود يمتلك طاقة]
وهو أمر ينطبق على كل الأجسام المرنة.
ب- المروحة المعلقة يمكنها عندما تنقطع أسلاكها إنجاز شغل [ أي أنها تمتلك طاقة ]
وهو ما ينطبق على كل الأجسام المعلقة.
3) عند تسخين وعاء مغلق فيه مكبس وعليه قطعة صغيرة نجد أن المكبس
يرتفع [ أي أن الحرارة أنجزت شغلا وبمعنى آخر الحرارة تمتلك طاقة]
مما سبق نجد أن للطاقة صور عديدة منها:
أ) الطاقة الحركية : وهي الطاقة التي يكتسبها الجسم بسبب حركته. ومثالها السيارة المتحركة.
ب) الطاقة الكامنة : وهي التي يختزنها الجسم بسبب وجوده في وضع ما ( وتسمى أيضا بالطاقة الوضعية ). ومثالها الأجسام المرنة المشدودة أو المضغوطة وكذلك الأجسام المعلقة.
ج) الطاقة الحرارية: وهي التي يكتسبها الجسم نتيجة تسخينه.
كما أن هناك صور أخرى للطاقة منها: الضوئية – والكهربائية – والكيميائية – والنووية ......إلخ.
قانون حفظ الطاقة ( الطاقة لا تُفنى ولا تُخلق ولكن تتحول من صورة لأخرى)
علاقة الشغل بالطاقة:
الشغل والطاقة مصطلحان متداخلان فالشغل ناتج عن الطاقة كما ان الطاقة ناتجة عن الشغل. لفهم ذلك لنرى المثال التالي:
لرفع الجسم لا بد من بذل شغل لكننا نجد أنه اكتسب طاقة نتيجة لبذل ذلك الشغل
في رفعه ولإثبات ذلك نحرر لنجد أنه يبدأ بالتحرك فورا ( أي أنه ينجز شغلا
أو بمعنى آخر أنه يمتلك طاقة )
ونجد أيضا أن الطاقة التي اكتسبها الصندوق تساوي الشغل المبذول في رفعه
س: جسم ثقله 50 نيوتن رفع مترين عن سطح الأرض .
( أ ) ما مقدار الشغل المبذول لرفعه . ( ب ) ما مقدار الطاقة التي اكتسبها .
ج: أـ ش = و × ف = 50 × 2 = 100 جول
ب ـ مقدار الطاقة التي اكتسبها = 100 جول .
ولذلك نجد أن وحدة قياس الطاقة هي نفسها وحدة قياس الشغل ألا وهي (( الجول ))
صور الطاقة
أولا:- الطاقة الحركية:
سبق وأن عرفنا الطاقة الحركية بأنها : وهي الطاقة التي يكتسبها الجسم بسبب حركته.
العوامل المؤثرة على الطاقة الحركية:
1) سرعة الجسم المتحرك: تتناسب كمية طاقة الجسم المتحرك الحركية تناسبا طرديا مع سرعته
مع ثبات الكتلة. أي أن كلما زادت السرعة زادت الطاقة الحركية للجسم المتحرك.
2) كتلة الجسمم المتحرك: تتناسب الطاقة الحركية للجسم المتحرك تناسبا
طرديا مع سرعته مع ثبات الكتلة. أي أن كلما زادت السرعة
زادت الطاقة الحركية للجسم المتحرك.
ثانيا:- الطاقة الكامنة لناشئة عن الجاذبية الأرضية ( طاقة الأجسام المعلقة )
وهي الطاقة التي يكتسبها الجسم بسبب تعليقه مرتفعا عن سطح الأرض.
العوامل المؤثرة فيها:
1) وزن الجسم ( ثقله ): الطاقة الكامنة للجسم المعلق تتناسب تناسبا طرديا مع وزن الجسم.
أي أنه كلما زاد وزن الجسم المعلق زادت طاقته الكامنة. نرمز للوزن بالحرف ( و )
2) الارتفاع :الطاقة الكامنة للجسم المعلق تتناسب تناسبا طرديا مع الارتفاع عن سطح الأرض.
أي أنه كلما زاد ارتفاع الجسم المعلق زادت طاقته الكامنة, نرمز للارتفاع بالحرف ( أ )
كما نرمز للطاقة الكامنة بالرمز ( ط . ك )
ويمكننا حساب الطاقة الكامنة من العلاقة الرياضية التالية :
ط . ك = و × أ
ها القانون هو ذاته الذي درسته عند دراستك للشغل ( حيث أن الوزن أو الثقل هو مقدار قوة جذب الأرض للجسم [ أي أن الوزن قوة ]، والارتفاع عبارة عن المسافة بين نقطة عن السطح [ أي أن الارتفاع مسافة ].