فيديو السؤال: تجمد السحب وانضغاطها | نجوى فيديو السؤال: تجمد السحب وانضغاطها | نجوى

فيديو السؤال: تجمد السحب وانضغاطها الفيزياء • الصف الثاني الثانوي

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في حصص الفيزياء المباشرة على نجوى كلاسيز وتعلم المزيد حول هذا الدرس من أحد مدرسينا الخبراء!

سحابة حجمها ‪3560 m³‬‏ عندما تكون في هواء ضغطه ‪106 kPa‬‏، ودرجة حرارته ‪290 K‬‏. تنخفض درجة حرارة الهواء بعد ذلك إلى ‪275 K‬‏، وينخفض ضغط الهواء إلى ‪101 kPa‬‏، ويتسبب ذلك في انضغاط السحابة، كما هو موضح في الشكل. ما حجم السحابة الجديد؟ قرب إجابتك لأقرب متر مكعب.

٠٤:٥١

نسخة الفيديو النصية

سحابة حجمها 3560 مترًا مكعبًا عندما تكون في هواء ضغطه 106 كيلو باسكال، ودرجة حرارته 290 كلفن. تنخفض درجة حرارة الهواء بعد ذلك إلى 275 كلفن، وينخفض ضغط الهواء إلى 101 كيلو باسكال، ويتسبب ذلك في انضغاط السحابة، كما هو موضح في الشكل. ما حجم السحابة الجديد؟ قرب إجابتك لأقرب متر مكعب.

في هذه المسألة، كانت السحابة في البداية بالحجم الموضح بهذا الخط العريض الأسود المتصل. ولكن مع انخفاض ضغط السحابة ودرجة حرارتها بعد ذلك، انضغطت إلى حجم أصغر. إذا افترضنا أن ‪𝑉‬‏ واحد هو الحجم الابتدائي للسحابة، و‪𝑉‬‏ اثنين هو حجمها النهائي، فسنجد أن الحجم ‪𝑉‬‏ اثنين هو المطلوب منا إيجاد قيمته. إذا تعاملنا مع هذه السحابة بوصفها غازًا مثاليًّا، فإننا نعرف أنه سينطبق عليها قانون الغاز المثالي. لدينا هنا ‪𝑃‬‏ هو ضغط الغاز، و‪𝑉‬‏ حجمه، و‪𝑛‬‏ عدد مولات الغاز، و‪𝑅‬‏ ثابت يسمى ثابت الغاز، و‪𝑇‬‏ درجة حرارة الغاز.

إذا أعدنا ترتيب هذه المعادلة قليلًا بحيث يكون كل من ‪𝑃‬‏ و‪𝑉‬‏ و‪𝑇‬‏ في أحد الطرفين، في حين يكون ‪𝑛‬‏ و‪𝑅‬‏ في الطرف الآخر، يمكننا أن نلاحظ في هذه المسألة أن ‪𝑛‬‏ ثابت، ما يعني أن عدد مولات الغاز في هذه السحابة ثابت، و‪𝑅‬‏ يكون دائمًا ثابتًا، لذا فإن ‪𝑛‬‏ في ‪𝑅‬‏ هو في حد ذاته قيمة ثابتة.

يعني هذا أنه إذا أخذنا ضغط الغاز في لحظة معينة، ونسميه ‪𝑃‬‏ واحد، وضربناه في حجم الغاز عند هذه اللحظة نفسها، ونسميه ‪𝑉‬‏ واحد، ثم قسمنا كل ذلك على درجة حرارة الغاز عند اللحظة نفسها، ونسميها ‪𝑇‬‏ واحد، فإن هذا يساوي الضغط في الحجم مقسومًا على درجة الحرارة عند لحظة معينة أخرى. ونشير إلى ذلك بإضافة الرقم اثنين أسفل الحروف. في هذه المعادلة، يمكننا عد القيم الموجودة في الطرف الأيسر أنها ضغط السحابة وحجمها ودرجة حرارتها قبل تغير حجمها، في حين تكون القيم الموجودة في الطرف الأيمن هي القيم الناتجة بعد تغير حجمها.

بالتفكير على هذا النحو، نعلم أن ‪𝑉‬‏ اثنين هي القيمة التي نريد إيجادها. ويمكننا البدء في إجراء ذلك بضرب طرفي المعادلة في ‪𝑇‬‏ اثنين على ‪𝑃‬‏ اثنين. وبهذا، تلغى درجة الحرارة ‪𝑇‬‏ اثنان في الطرف الأيمن وكذلك الضغط ‪𝑃‬‏ اثنان. وهذا يعطينا معادلة يكون فيها الحجم ‪𝑉‬‏ اثنان في طرف بمفرده. وهو يساوي ‪𝑉‬‏ واحد، أي الحجم الابتدائي للسحابة، في النسبة بين الضغطين، أي ‪𝑃‬‏ واحد إلى ‪𝑃‬‏ اثنين، في النسبة بين درجتي الحرارة، أي ‪𝑇‬‏ اثنين إلى ‪𝑇‬‏ واحد.

لدينا في نص المسألة بعض من هذه القيم. على سبيل المثال، نعلم أن الحجم الابتدائي للسحابة، ونسميه ‪𝑉‬‏ واحد، يساوي 3560 مترًا مكعبًا. ونعلم أن الضغط الابتدائي للسحابة، الذي نسميه ‪𝑃‬‏ واحد، يساوي 106 كيلو باسكال، في حين أن الضغط النهائي للغاز، الذي نسميه ‪𝑃‬‏ اثنين، يساوي 101 كيلو باسكال. كما نعلم أيضًا أن درجة الحرارة الابتدائية للسحابة تساوي 290 كلفن، ونسميها ‪𝑇‬‏ واحد. ودرجة الحرارة النهائية للسحابة تساوي 275 كلفن، ونسميها ‪𝑇‬‏ اثنين. نحن الآن مستعدون للتعويض بهذه القيم في المعادلة وحساب قيمة ‪𝑉‬‏ اثنين.

قبل أن نفعل ذلك، هيا نفرغ بعض المساحة على الشاشة؛ وننظر إلى القيم التي عوضنا بها في المعادلة، ونفكر قليلًا في الوحدات. بالنسبة إلى الضغط، لدينا وحدة الكيلو باسكال في البسط والمقام. إذن، تلغى هذه الوحدة في كل من البسط والمقام في هذه العملية الحسابية. وينطبق الأمر نفسه على وحدة الكلفن المعبرة عن درجة الحرارة. في النهاية، سنحصل على إجابة بوحدة المتر المكعب، وهي وحدة الحجم كما نريد. بمعلومية ذلك، عندما نحسب ‪𝑉‬‏ اثنين ونقرب الإجابة لأقرب متر مكعب، نحصل على 3543 مترًا مكعبًا. وهذا هو حجم السحابة الجديد بعد انضغاطها. ونلاحظ أن هذا الحجم النهائي أقل بقليل من الحجم الابتدائي ‪𝑉‬‏ واحد.

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في الحصص المباشرة على نجوى كلاسيز وحقق التميز الدراسي بإرشاد وتوجيه من مدرس خبير!

  • حصص تفاعلية
  • دردشة ورسائل
  • أسئلة امتحانات واقعية

تستخدم «نجوى» ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. اعرف المزيد عن سياسة الخصوصية