ملف تدريبي: السعة الحرارية للغازات

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على ربط التغيُّرات في الخصائص اللاكَمِّية لغاز بسعته الحرارية النوعية، ومن ثم تعريف القانون الأول للديناميكا الحرارية.

س١:

عند إضافة 400 J من الحرارة ببطء إلى 10 mol من غاز مثالي أحادي الذرة، ترتفع درجة حرارة الغاز بمقدار 10 ℃. ما مقدار الشغل المبذول على الغاز؟

س٢:

3.0 mol من غاز مخفف أحادي الذرة، و0.50 mol من غاز مخفف ثنائي الذرة، و15 mol من غاز مخفف متعدِّد الذرات كانت درجة حرارتها الابتدائية 3.0×10 K. تزداد درجة حرارة كل غاز بمقدار 10 ℃ عند تسخينه.

ما الطاقة الداخلية لـ 3.0 mol من الغاز المخفف الأحادي الذرة بعد تسخينه؟

ما الطاقة الداخلية لـ 0.50 mol من الغاز المخفف الثنائي الذرة بعد تسخينه؟

ما الطاقة الداخلية لـ 15 mol من الغاز المخفف المتعدِّد الذرات بعد تسخينه؟

س٣:

بالون مليء بالهليوم ضغطه المقيس 0.200 atm، وحجمه 10.0 L. ما مقدار زيادة الطاقة الداخلية للهليوم في البالون عن الحالة التي يكون فيها ضغطه المقيس يساوي صفرًا؟

نسبة السعتين الحراريتين للهليوم تساوي 1.667.

س٤:

6.0 mol من غاز مُخفَّف أُحادي الذرة و0.75 mol من غاز مُخفَّف ثنائي الذرة و25 mol من غاز مُخفَّف مُتعدِّد الذرات تزيد درجة حرارتها من درجة حرارة الغرفة بمقدار 12℃ بثبوت الحجم.

أوجد كمية الحرارة المُكتسَبة بواسطة 6.0 mol من الغاز المُخفَّف الأُحادي الذرة.

أوجد كمية الحرارة المُكتسَبة بواسطة 0.75 mol من الغاز المُخفَّف الثنائي الذرة.

أوجد كمية الحرارة المُكتسَبة بواسطة 25 mol من الغاز المُخفَّف المُتعدِّد الذرات.

س٥:

صُمِّمتْ غرفة حجمها 35 m3 لتكون صلبة ومعزولة على نحوٍ مثالي. مُلِئَت الغرفة بهواء يُمَثَّل بغاز ثنائي الذرة درجة حرارته 28C، وضغطه 1.44×10 Pa. وُضع مكعب من الثلج كتلته 1.35 kg ودرجة حرارته 0C في الغرفة. ما درجة حرارة الاتزان للثلج والهواء؟ اعتبر القيمة 4184/JkgC قيمة السعة الحرارية للماء، واعتبر القيمة 334 kJ/kg قيمة الحرارة الكامنة لانصهار الثلج.

س٦:

في سباق السيارات، إحدى مزايا خلط أكسيد النيتروز السائل NO2 مع الهواء هي أن غليان «النيتروز» يمتص الحرارة الكامنة للتبخير، ومن ثم يبرد الهواء، وبالتالي يبرد خليط الوقود-الهواء، فيسمح بدخول المزيد من خليط الوقود-الهواء إلى كل أسطوانة. خلط 1.0 mol من غاز أكسيد النيتروز عند درجة غليانه التي تساوي -88℃ مع 4.0 mol من الهواء (افترض أنه ثنائي الذرة) الذي درجة حرارته 30℃. ما درجة الحرارة النهائية للخليط؟ اعتبر 30.4 J/mol⋅℃ قيمة السعة الحرارية النوعية لـNO2 عند درجة حرارة 25℃.

س٧:

يستخدم الغوَّاصون المُحترِفون أحيانًا الهيليوكس، الذي هو مزيج من الهليوم بنسبة 79%، والأكسجين بنسبة 21% بالمولات. تحتوي أسطوانة تنفُّس تحت الماء جاسئة تمامًا حجمها 15 L على هيليوكس عند ضغط مُطلَق مقداره 2.4×10 Pa ودرجة حرارة 33C.

أوجد عدد مولات الهليوم الموجودة في الأسطوانة. استخدِم القيمة 4.003 g/mol للكتلة المولية للهليوم.

ما عدد مولات الأكسجين في الأسطوانة؟

يهبط الغوَّاص إلى نقطة تكون عندها درجة حرارة البحر 27C مع استخدام كمية ضئيلة من مزيج الهيليوكس. ما كمية الحرارة التي يكتسبها الماء حول أسطوانة التنفُّس، الناتجة عن تغيُّر درجة حرارة الأسطوانة؟

س٨:

سُخِّن 2.50 mol من الهواء، و2.50 mol من غاز الأرجون عند حجم ثابت، فارتفعت درجة حرارتهما من 23.0 ℃ إلى 35.0 ℃.

ما مقدار الطاقة المنتقلة إلى الهواء؟ اعتبر أن الهواء ثنائي الذرة.

ما مقدار الطاقة المنتقلة إلى غاز الأرجون؟

س٩:

وُضِعت عيِّنة من غاز النيون عند درجة حرارة 23.0C في وعاء صُلب كتلته 52.7 g ودرجة حرارته 42.3C. يُعدُّ الوعاء جاسئًا ومعزولًا تمامًا. وصل النيون والصُّلب إلى حالة اتزان حراري عند درجة حرارة 25.4C. حدِّد كتلة عيِّنة الغاز. استخدِم القيمة 20.2 g/mol للكتلة المولية للنيون، واستخدِم القيمة 452/JkgC للسعة الحرارية النوعية للصُّلب.

س١٠:

وعاء من الفولاذ كتلته 135 g يحتوي على 24.0 g من النشادر. الوعاء والغاز في حالة اتزان عند درجة حرارة 12.0C. حدِّد مقدار الطاقة اللازم فقدها من الوعاء حتى يصل إلى درجة حرارة 20.0C. أهمِل التغيُّر في حجم الفولاذ. استخدِم القيمة 452/JkgC للسعة الحرارية النوعية للفولاذ، واستخدِم القيمة 2190/JkgC للسعة الحرارية النوعية للنشادر، واستخدِم القيمة 17.0 g/mol للكتلة المولية للنشادر.

  • أ 3 . 1 8 × 1 0 J
  • ب 3 . 1 3 × 1 0 J
  • ج 3 . 0 8 × 1 0 J
  • د 3 . 0 3 × 1 0 J
  • ه 3 . 0 0 × 1 0 J

س١١:

الهيليوكس خليط من الهليوم والأكسجين، ويُعطى أحيانًا للمرضى الذين يعانون من مشاكل في التنفس؛ لأن كتلة الهليوم المنخفضة تجعل استنشاقه أسهل من الهواء. افترض أن هليوم عند 25.0C اختلط بأكسجين عند 35.0C لإنتاج خليط مكوَّن من 70.0% هليوم بالمول. ما درجة الحرارة النهائية؟ أهمل أي انتقال حرارة إلى البيئة المحيطة أو منها، وافترض أن الحجم النهائي هو مجموع الأحجام الابتدائية.

س١٢:

غاز مثالي كتلته الجزيئية 10 g/mol وطاقته الداخلية النوعية 300 kJ/kg عندما تكون درجة حرارته 373 K. ما مقدار الإنثالبيا النوعية لهذا الغاز؟

س١٣:

طبقًا للقانون الأول للديناميكا الحرارية، ما الذي لا يَفنى ولا يُستحدَث من العدم؟

  • أالطاقة.
  • بالإنثالبيا.
  • جالطاقة المتاحة.
  • دالإنتروبي.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.