ملف تدريبي: حرارة الانصهار

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على ربط تحوُّل الكتلة بين الحالة الصلبة والسائلة بكمية الحرارة المُكتسبة الكلية والحرارة الكامنة للانصهار.

س١:

يصنع بعض مالكي الأسلحة طلقاتهم، ويتضمَّن ذلك صهرهم للرصاص وصبه في سبائك الرصاص. يتم تسخين كتلة من الرصاص مقدارها 0.198 kg عند درجة حرارة ابتدائية 7.00C حتى درجة حرارة الانصهار التي تساوي 327C فتنصهر تمامًا. أوجد الحرارة اللازمة لإجراء هذه العملية. استخدِم القيمة 128/JkgC للتعبير عن السعة الحرارية للرصاص، واستخدِم القيمة 24.5 kJ/kg للتعبير عن الحرارة الكامنة لانصهار الرصاص.

س٢:

من أجل حماية شجرة فاكهة من الصقيع، يرش 4.00 kg من المياه عند 0.00C على الشجرة ويسمح لها بالتجمد. تبلغ الحرارة الكامنة لانصهار الثلج 334 kJ/kg.

ما كمية الحرارة المنتقلة أثناء تجمد المياه؟

كتلة الشجرة 200 kg، والسعة الحرارية النوعية لها 3.35/kJkgC. بأي مقدار قد تنخفض درجة حرارة الشجرة إذا لم يرش عليها الماء، مع افتراض أنه لا يحدث تغير في حالة مادة الشجرة أثناء تبريدها؟

س٣:

مكعب ثلج كتلته 5.00×10 kg. وُضع مكعب الثلج داخل وعاء معزول تمامًا يحتوي على 0.400 kg من المياه عند درجة حرارة ابتدائية قدرها 35.0C أوجد درجة الحرارة النهائية داخل الوعاء. اعتبر 4182/JkgC قيمة السعة الحرارية النوعية للمياه، و334 kJ/kg قيمة الحرارة الكامنة النوعية لانصهار الثلج.

س٤:

كفاءة امتصاص الطاقة بواسطة حقيبة تحتوي على ثلج درجة حرارته 0C أعلى من كفاءة امتصاص الطاقة بواسطة حقيبة تحتوي على نفس الكمية من ماء درجة حرارته 0C. السعة الحرارية النوعية للماء تساوي 4186/JkgC والحرارة الكامنة لانصهار الثلج تساوي 334 kJ/kg.

ما مقدار الحرارة اللازم انتقالها لرفع درجة حرارة 0.800 kg من الماء من 0.0C إلى 30.0C؟

  • أ 1 . 0 0 × 1 0 J
  • ب 1 . 2 2 × 1 0 J
  • ج 1 . 4 0 × 1 0 J
  • د 1 . 3 1 × 1 0 J
  • ه 1 . 4 5 × 1 0 J

ما مقدار الحرارة اللازم انتقالها لذوبان 0.800 kg من الثلج عند درجة حرارة قدرها 0.0C ثم رفع درجة الحرارة إلى 30.0C؟

  • أ 4 . 0 2 × 1 0 J
  • ب 3 . 6 8 × 1 0 J
  • ج 4 . 8 5 × 1 0 J
  • د 1 . 4 5 × 1 0 J
  • ه 2 . 5 6 × 1 0 J

س٥:

أسطوانة من الحديد كتلتها 0.800 كجم عند درجة حرارة 1.00×10C، أُلقيت في حاوية نحاسية معزولة كتلتها 1.50 kg تحتوي على 0.500 kg من الثلج عند نقطة الذوبان. الحاوية في اتزان حراري مع الثلج. السعة الحرارية النوعية للنحاس تساوي 387/JkgC. السعة الحرارية النوعية للحديد تساوي 452/JkgC. الحرارة الكامنة لانصهار الثلج تساوي 334 kJ/kg.

ما درجة الحرارة النهائية للحاوية ومحتوياتها؟

س٦:

أسطوانة من الحديد كتلتها 0.80 kg، ودرجة حرارتها 1.00×10C. أُسقطت الأسطوانة في صندوق معزول به 1.0 kg من الثلج عند نقطة الانصهار. ما درجة حرارة الاتزان لمحتويات الصندوق؟ استخدم القيمة 4180/JkgC للتعويض عن السعة الحرارية النوعية للماء، والقيمة 334 kJ/kg للتعويض عن الحرارة الكامنة لانصهار الجليد، والقيمة 452/JkgC للتعويض عن السعة الحرارية النوعية للحديد.

س٧:

في عام 1986، انفصل جبل جليدي ضخم من جرف روس الجليدي في القارة القطبية الجنوبية. افترض أن الجبل الجليدي على شكل متوازي مستطيلات طوله 160 km، وعرضه 40.0 km، وسمكه 250 m، وافترض أن كثافة الجبل الجليدي 917 kg/m3، والحرارة الكامنة النوعية لانصهار الثلج 334 kJ/kg.

ما كتلة الجبل الجليدي؟

  • أ 2 . 2 6 × 1 0 k g
  • ب 1 . 9 4 × 1 0 k g
  • ج 1 . 4 7 × 1 0 kg
  • د 1 . 7 9 × 1 0 kg
  • ه 1 . 6 1 × 1 0 kg

ما الحرارة التي يحتاج إليها الجبل الجليدي ليذوب؟

  • أ 4 . 9 0 × 1 0 J
  • ب 8 . 1 0 × 1 0 J
  • ج 1 . 0 7 × 1 0 J
  • د 3 . 4 2 × 1 0 J
  • ه 1 . 0 7 × 1 0 J

ما الزمن الذي يستغرقه ضوء الشمس لإذابة الجبل الجليدي؟ على فرض أن ضوء الشمس يظل موجودًا 12.00 h يوميًّا، وشدة الضوء 100 W/m2.

س٨:

أسطوانة من الحديد كتلتها 1.20 kg توجد عند درجة حرارة 860C. وُضعت الأسطوانة داخل صندوق معزول تمامًا يحتوي على 0.70 kg من الثلج عند درجة حرارة 0.0C. وَصل الحديد والثلج إلى درجة حرارة اتزان تعتمد على خواصهما الحرارية. استخدم القيمة 452/JkgC للتعبير عن السعة الحرارية النوعية للحديد، والقيمة 2090/JkgC للتعبير عن السعة الحرارية النوعية للثلج، والقيمة 4184/JkgC للتعبير عن السعة الحرارية النوعية للماء، والقيمة 333.55 J/g للتعبير عن الحرارة الكامنة لانصهار الثلج.

ما درجة حرارة الاتزان التي تم الوصول إليها؟

ما كتلة الثلج المنصهر؟

س٩:

كيس به كمية من الثلج كتلتها 4.10 kg. وُضع الكيس في مبرد لأخذه في رحلة. تذوب كمية الثلج كلها بعد مرور 720.000 minutes من زمن الرحلة. كانت درجة حرارة الثلج عند بداية الرحلة 0.00C وكانت درجة حرارة الماء عند نهاية الرحلة أيضًا 0.00C. احسب متوسِّط القدرة الحرارية التي استنفدها الثلج. استخدِم القيمة 333.55 J/g للتعبير عن الحرارة الكامنة لانصهار الثلج.

س١٠:

كيس خضراوات مُجمَّدة كتلته 0.740 kg يوجد عند درجة حرارة 0.00C. احسب كمية الحرارة اللازمة لتفكُّك‎ الخضراوات. استخدِم القيمة 333.55 J/g للتعبير عن الحرارة الكامنة لانصهار الثلج.

س١١:

قطعة ثلج كتلتها 0.100 kg توجد عند درجة حرارة ابتدائية 22.0C. صُبَّ مقدار من الماء كتلته 0.100 kg ودرجة حرارته 17.0C على الثلج. أوجد درجة حرارة اتزان الماء والثلج، بافتراض الوصول إلى درجة الحرارة بسرعة كافية، وإهمال كمية الحرارة المفقودة من الثلج والماء. استخدِم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية النوعية للماء، والقيمة 2090/JkgC للسعة الحرارية النوعية للثلج، والقيمة 333.55 J/kg للحرارة الكامنة لانصهار الثلج.

س١٢:

طبق ألومنيوم كتلته 0.280 kg. يحمل الطبق كتلة مقدارها 0.730 kg من الشُّربة. كانت الشُّربة والطبق في درجة حرارة ابتدائية مقدارها 18.0C قبل وضعهما في المُجمِّد. عند اللحظة 𝑡، كانت الشُّربة والطبق قد أكسبا الهواء في المُجمِّد كمية حرارة مقدارها 320 kJ، على الرغم من أن درجة الحرارة داخل المُجمد ظلت ثابتة؛ حيث يتم تبريد الهواء الساخن باستمرار بواسطة نظام التبريد في المُجمد. أوجد درجة حرارة الطبق والشُّربة عند اللحظة 𝑡. استخدِم القيمة 4186/JkgC للسعة الحرارية للشُّربة السائلة، 2090/JkgC للسعة الحرارية للشُّربة المُجمَّدة، 900/JkgC للسعة الحرارية للألومنيوم، 334 J/g للحرارة الكامنة لانصهار الشُّربة.

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