[ماكسويل2008]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته


ملخص فيز 101


أولاً : التعريفات :

المصطلح الفيزيائي التعريف

الطاقة المقدرة على القيام بشغل ما .
الطاقة الحركية الطاقة التي تظهر بشكل حركة
الطاقة الكامنة الطاقة الي يحتفظ بها الجسم
مبدا حفظ الطاقة الطاقة لا تفقد بل تتحول إلى شكل آخر من الطاقة
درجة الحرارة هي صفة تحدد اتجاه انتقال الحرارة من جسم إلى آخر عندما يتلامسان و تعتبر مقياساً للطاقة الداخلية للجسم
كمية الحرارة هي اسم مرادف لكمية الطاقة المنتقلة من الجسم أو إليه ( الطاقة الحركية التي تكتسيها جزيئات المادة )
معامل التمدد الطولي هو مقدار الزيادة التي تطرأ على وحدة الأطوال من المادة عند رفع درجة حرارتها درجة مئوية واحدة
معامل التمدد السطحي هو مقدار الزيادة في وحدة المساحات من المادة عند رفع درجة حرارتها درجة مئوية واحدة
معامل التمدد الحجمي هو مقدار الزيادة في وحدة الحجوم من المادة عند رفع درجة حرارتها درجة مئوية واحدة
التمدد الحقيقي لسائل هو الزيادة الظاهرية للسائل بالاضافة إلى تمدد الإناء الذي يحتويه
معامل التمدد الظاهري التمدد الظاهري الحاصل في وحدة الحجوم عند رفع درجة حرارتها درجة مئوية واحدة
العلاقة بين الحجم و الضغط عند ثبوت درجة الحرارة ، يتناسب حجم مقدار معين من غاز محصور تناسباً عكسياً مع ضغطه
العلاقة بين الحجم و درجة الحرارة عند ثبوت الضغط ، يتغير حجم مقدار معين من غاز تناسباً طردياً مع درجة حرارته المطلقة (كالفن)
العلاقة بين الضغط و درجة الحرارة عند ثبوت الحجم ، يتغير ضغط مقدار معين من غاز تناسباً طردياً مع درجة حرارته المطلقة (كالفن)
الغاز المثالي هو الغاز الذي تنطبق عليه القانون العام للغازات وتتصرف جزيئاته على أساس النظرية الحركية للغازات
الجول هو كمية الحرارة اللازمة لزيادة درجة حرارة( 1/4.18 ) جرام من الماء درجة مئوية واحدة
الكلوري أو السعر هو كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء درجة واحدة مئوية
السعة الحرارية لجسم هي كمية الحرارة التي تلزم الجسم لترتفع حرارته درجة واحدة مئوية
الحرارة النوعية لجسم هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوجرام واحد من الجسم درجة مئوية واحدة
المكافئ المائي لجسم هو كتلة الماء التي تساوي سعتها الحرارية السعة الحرارية للجسم
الإنصهار هو تحول المادة من الحالة الجامد إلى الحالة السائلة بالتسخين
الحرارة الكامنة للإنصهار هي الطاقة الحرارية الإضافية اللازمة لتفكيك الروابط بين جزيئات الجسم الجامد ، أي هي كمية الحرارة اللازمة لصهر وحدة الكتل من الجسم الجامد
التبخر هو خروج قسم من جزيئات سطح السائل دون تسخين
الغليان هو تحول المادة من الحالة السائلة في جميع أجزاءه إلى الحالة الغازية بالتسخين
الحرارة الكامنة للتبخير هي كمية الحرارة التي يعطيها المصدر الحراري فيمتصها السائل أثناء الغليان
التسامي هو تحول المادة من الحالة الجامد إلى الحالى الغازية دون المرور بالحالة السائلة
الرطوبة النسبية في منطقة ما نسبة التشبع الذي وصل اليه بخار الماء في جو تلك المنطقة أو هي نسبة كثافة بخار الماء في المنطقة على الكثافة القصوى التي يمكن لبخار الماء الوصول اليها في تلك المنطقة

ثانياً القوانين :
المصطلح الفيزيائي القانون الوحدة
الطاقة الحركية ( طح ) طح = ¡ ك ع2 جول
الطاقة الكامنة ( طك ) طك = ك × ف × جـ جول
الطاقة النووية ط = ك × ع2 جول
العلاقة بين المقياسين المئوي و الفهرنهيت 5 ( ف + 40 ) = 9 ( م + 40 )
العلاقة بين المقياسين المئوي و الكالفن م = كـ - 273 أو كـ = م + 273
العلاقة بين الدرجتين الفهرنهيت و المئوي 9°ف ( فهرنهيت ) = 5°م ( مئوي )
مقدار التمدد الطولي ل2- ل1 = ل1 × مل × ( د2 – د1 ) حيث مل = معامل التمدد الطولي للمادة الجامدة م ( متر)
مقدار التمدد السطحي س2 – س1 = س1 × مس ( د2 – د1 ) حيث مس = 2 × مل م2
مقدار التمدد الحجمي ح2 – ح1 = ح1 × مح ( د2 – د1 ) حيث مح = 3 × مل م3
مقدار التمدد الظاهري ح2 – ح1 = ح1 × مهـ ( د2 – د1 ) حيث مهـ = معامل التمدد الظاهري للسائل م3
مقدار التمدد الحقيقي ح2 – ح1 = ح1 × مق ( د2 – د1 ) حيث مق = معامل التمدد الحقيقي للسائل م3
العلاقة بين معاملي تمدد السائل مق = مهـ + مح / °م
العلاقة بين ضغط الغاز و حجمه ح1 × ض1 = ح2 × ض2
العلاقة بين حجم الغاز و درجة حرارته ح1 × كـ2 = ح2 × كـ1 (" كـ " درجة الحرارة المطلقة كالفن )
العلاقة بين ضغط الغاز و درجة الحرارة ض1 × كـ2 = ض2 × كـ1
القانون العام للغازات ض1 × ح1× كـ2 = ض2 × ح2× كـ1
القانون العام للغازات ض × ح = ر كـ حيث ( ر = ثابت الغازات العالمي 8.3 جول/كالفن)
كمية الحرارة( كـ ) كـ = ك × ن × ( د2 – د1) حيث ن الحرارة النوعية للمادة جول
السعة الحرارية السعة الحرارية = ك × ن أو كـ ÷ (د2 – د1) جول/°م
الحرارة النوعية ن = كـ ÷ [ ك × (د2 – د1)] جول/كجم.°م
المكافئ المائي كم = السعة الحرارية ÷ ن للماء حيث ن للماء =4180 جول/كجم.°م كجم
قانون الاتزان الحراري كمية الحرارة المفقودة = كمية الحرارة المكتسبة
الرطوبة النسبية الرطوبة النسبية = ك2/ ك1 × 100

ثالثاً : التعليلات :

1. لا يمكن الاكتفاء بنوع واحد من موازين الحرارة عن الأنواع الأخرى .
• لأن كل من موازين الحرارة يناسب الغرض الذي صنع من أجله و مدى درجات الحرارة المطلوب قياسها.

2. لا تستخدم موازين الحرارة السائلة لقياس درجات الحرارة العالية جداً و المنخفضة جداً .
• لان السوائل تغلي عند درجات الحرارة المرتفعة و تتجمد عند درجات الحرارة المنخفضة .

3. لا يستخدم الماء في صناعة موازين الحرارة رغم أنه متوفر و قليل الثمن .
• لأن الماء يرطب جدران الإناء و تمدد الماء غير منتظم و لأن الماء يتبخر .

4. يستخدم أنبوب شعري في صنع مقياس الحرارة السائل .
• حتى يسهل على السائل تسلق الأنبوب أثناء ارتفاع درجة الحرارة و عودته مرة أخرى إلى مستودعه عندما يبرد .

5. نسخن أحياناً عنق القنينة لنستخرج السدادة من فوهتها .
• لأن عنق القنينة سوف يتمدد أثناء التسخين أكثر من السدادة فيسهل اخراجها .

6. مس = 2 مل ( معامل التمدد السطحي للمادة الجامدة = ضعفي معامل التمدد الطولي لنفس المادة)
• لأن السطوح تتمدد في بعدين هما الطول و العرض .

7. ينكسر أحياناً كأس الشاي عندما نضع به الشاي الساخن .
• لأن معامل التمدد الطولي للزجاج أقل من معامل التمدد الحقيقي للشاي .

8. أنابيب النفط التي تمتد عبر الصحراء لا تمد بشكل مستقيم و إنما بشكل متعرج .
• حتى نجنبها المناطق الشديدة الحرارة و حتى لا تدفنها الرمال فلا يستطيعوا صيانتها .

9. يسخن فنيو السيارات و السباكين المسامير و المواسير فيسهل فكها
• عندما تسخن عزقات المسامير يسهل فكها كما يسهل توصيل المواسير ببعضها عندما تكون فوهة احداها ساخنة .

10. تترك مسافة بين قضيبين متجاورين من قضبان السكك الحديدية
• حتى نسمح لها بالتمدد دون أن تتصدع أو تلتوي .

11. تترك أسلاك الكهرباء مرتخية قليلاً عند مدّها على الأعمدة
• حتى نسمح لها بالتقلص شتاء فلا تتكسر الأعمدة .

12. تترك مسافات فاصلة بين أجزاء الجسور الحديدية و الخرسانية
• حتى نسمح لها بالتمدد دون أن تتصدع أو تتلف .

13. لا تتجمد أعماق البحار في الأقاليم الباردة مع أن درجة الحرارة عندها تصل إلى أقل من الصفر المئوي .
• لأن الماء البارد تقل كثافته بعد الدرجة 4 °م و بالتالي يبقى قريباً من السطح حتى يتجمد .

14. سكان المناطق الباردة يصطادون الاسماك رغم تجمد البحار
• لأن الماء يكون دافئا تحت سطح البحار المتجمدة و بالتالي تكون حياة الأسماك و بقية الكائنات الحية مستمرة .

15. تنكسر قارورة الماء الموجودة بغرفة التجمد في الثلاجة عند تجمدها
• لأن الماء يزداد حجمة مع انخفاض درجة الحرارة و بالتالي لا تسعه القارورة فتنكسر .

16. يطفو الجليد فوق الماء بخلاف السوائل الأخرى
• لأن الماء المتجمد (الجليد) تقل كثافته عن الماء فيطفو بخلاف السوائل الخرى التي تزداد كثافتها عند انخفاض درجة الحرارة .

17. ننصح السائقين بالتوقف اثناء السفر كل ساعتين تقريباً لإعادة ضبط ضغط الهواء في عجلات السيارة .
• لأن ضغط الهواء داخل العجلات يزداد مع ثبوت حجم الإطار و ارتفاع درجة الحرارة فيعاد ضبطه لسلامته .

18. يكون الضغط داخل زجاجة المصباح الكهربائي أقل من الضغط الجوي .
• لأن فتيلة المصباح تسخن أثناء التشغيل و بالتالي تزداد درجة الحرارة فنسمح للضغط داخل المصباح بالارتفاع .

19. ترتفع درجة حرارة سطح القمر بشكل كبير نهاراً و تنخفض ليلاً .
• لأن القمر يكون أقرب إلى الشمس نهارا فترتفع درجة حرارته و يبتعد عنها ليلاً فتنخفض درجة حرارته .

20. تكون المدن الساحلية ابرد غالبا من المدن الداخلية البعيدة عن الساحل
• لأن زيادة بخار الماء الموجود في جو المدن الساحلية يساعد على امتصاص كمية أكبر من الحرارة و بالتالي تكون أكثر برودة .

21. يعتبر الماء أفضل المواد المستخدمة في تبريد محركات السيارات و غيرها
• لأن السعة الحرارية للماء العالية تمتص أكبر كمية من حرارة الاحتكاك أكثر من أي مادة أخرى .

22. تتغير درجة حرارة رمال الشاطئ بسرعة اكبر من المياه المجاورة لها
• لأن السعة الحرارة لرمال الشاطئ أقل بكثير من السعة الحرارة للمياه المجاورة لها .

23. لا يفضل استخدام الحديد في بناء المنازل رغم متانته خاصة في البلدان الحارة جداً أو الباردة جداً .
• لأن الحرارة النوعية للحديد صغيرة و بالتالي فإنه يتأثر بسرعة بتغير درجة الحرارة .

24. ينثر الملح على الجليد عندما يملأ الطرقات في البلدان الباردة أثناء الشتاء
• اضافة الملح تخفض نقطة انصهار الجليد فيذوب عند درجات حرارة منخفضة أقل من الصفر المئوي فيسهل التخلص منه .

25. لا ترتفع درجة حرارة الجسم الجامد أثناء عملية الانصهار مع استمرارنا في التسخين .
• لأن الطاقة الحرارة في هذه الأثناء تستخدم في تفكيك أو تكسير الروابط بين جزيئات الجسم الجامد .

26. تبقى درجة حرارة السائل ثابتة أثناء عملية الغليان رغم استمرار تسخينه
• لأن السائل يستغل هذه الطاقة التي يمتصها أثناء عملية الغليان في تحرير جزيئاته من روابطها .

27. تحس ببرودة في جسمك إذا ارتديت ثياباً مبلله .
• عندما يتبخر الماء الموجود في الثياب فإنه يمتص الحرارة اللازمة لتبخره من الجسم فنحس بالبرودة .

28. تتجمع قطرات الماء على السطح الخارجي لقنينة من الماء البارد حينما نخرجها من الثلاجة
• لان بخار الماء الموجود بالقرب من جدار الكأس البارد يفقد كمية من حرارته فتتجمع قطرارت الماء .

29. تحس ببعض البرودة عندما تجلس في مجرى تيار الهواء المندفع من المروحة
• لأن هواء المروحة السريع يزيد من سرعة تبخر العرق الذي يمتص الحرارة اللازمة لتبخره من الجسم فيبرد الجسم .

30. سكان المناطق الجبلية المرتفعة يعانون من تأخر نضج الطعام عند وضعه على النار
• لأنه في المناطق المرتفعة يقل الضغط و بالتالي تزداد درجة حرارة الغليان للماء أكثر من مئة درجة مئوية .

31. ينضج الطعام بسرعة باستخدام القدر الكاتم (قدر الضغط)
• لأن زيادة الضغط داخل القدر يخفض من درجة غليان الماء اللازم لطهي الطعام و بالتالي ينضج بسرعة .

32. تزداد كمية العرق الخارجة من جسمك عند بذل مجهود أثناء اللعب .
• ترتفع درجة حرارةالجسم أثناء اللعب فيزداد افراز العرق الذي يلطف و يوازن الحرارة داخل الجسم بالحرارة خارجة فلا نصاب بالجفاف أو ضربة الشمس .
33. يرتدي رواد الفضاء ملابس خاصة عند خروجهم من المركبات للسير في الفضاء
• لأن الضغط الخارجي في الفضاء أقل بكثير من الضغط داخل أجسامنا فيرتدي رواد الفضاء هذه الملابس التي تحافظ على الضغط الطبيعي الخارجي الموثر على أجسامهم .