ملف تدريبي: القانون الأول للديناميكا الحرارية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على حساب التغيُّر في الطاقة الداخلية لنظام من خلال مقارنة الطاقة الحرارية للنظام والشغل الذي يبذله.

س١:

يُسحَب حبل فتزداد قوة الشد فيه. مقدار الشغل المبذول لسحب الحبل 23 J. أثناء سحب الحبل، يكتسب كمية حرارة مقدارها 1.5 J من يد الشخص الذي يسحبه. ما التغيُّر في الطاقة الداخلية للحبل؟ قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٢:

أسطوانة تحتوي على غاز يستقبل حرارة كلية مقدارها 15 J. عند تسخين الغاز، يُحرَّك غطاء الأسطوانة لأعلى مسافة 15 cm، كما هو موضَّح في الشكل. الغطاء كتلته 1.45 kg. ما مقدار زيادة الطاقة الداخلية للغاز أثناء التسخين؟ أجب لأقرب رقمين معنويين.

س٣:

يُضغَط زنبرك فيزداد الشد فيه. الشغل المبذول لضغط الزنبرك 1.32 J. أثناء انضغاط الزنبرك، يُسخِّن يد الشخص الذي يضغطه بطاقة كلية مقدارها 0.15 J. ما التغيُّر في الطاقة الداخلية للزنبرك؟ قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٤:

متوسط قدرة الخرج المستفادة لحفار كهربي تساوي 55 W خلال 0.45 s من العملية. انتقلتْ قدرة خرج الحفار إلى قالب طوب سعتة الحرارية النوعية تساوي 850 J/kg⋅K، وكتلته تساوي 1.5 kg. في البداية كان للحفار وقالب الطوب نفس درجة الحرارة. لكن بسبب الاحتكاك زادت درجة حرارة قالب الطوب بمقدار 0.012 K، عندما كان على اتصال برأس الحفار. ما الشغل الكلي المبذول على القالب بواسطة الحفار إذا كان رأس الحفار قد سُخِّن بمقدار 0.25 J؟ أجب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٥:

فقدت رصاصة 375 J من طاقة حركتها بعد إطلاقها رأسيًّا لأسفل إلى البحر، وبعد أن تحرَّكت مسافة 12.5 m في الماء الذي كثافته 1‎ ‎020 kg/m3. يُمكِن تمثيل مسار الرصاصة عَبْرَ الماء في صورة أسطوانة نصف قطرها 1.5 mm. ترتفع درجة حرارة حجم الماء هذا بمقدار 0.25C، وتبلغ سعته الحرارية النوعية 4‎ ‎184 J/kg⋅K. أوجد مُتوسِّط القوة المؤثِّرة على الماء بواسطة الرصاصة لإزاحته من مسار الرصاصة. قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٦:

كتلة من الثلج عند درجة حرارة 0C سُحِقت بواسطة مكبس كتلته 5.2 kg أُسقط عليها من ارتفاع 0.35 m. تكرَّر هذا الفعل 2‎ ‎500 مرة. كانت درجة حرارة المكبس في البداية 20C، وكانت درجة حرارته النهائية 18C، وسعته الحرارية النوعية 550 J/kg⋅K. أوجد مقدار الثلج المُنصهِر. افترِض أن الشغل الذي يبذله الثلج على المكبس لا يتسبَّب في رفع درجة حرارته. استخدِم القيمة 336 kJ/kg للحرارة الكامنة لانصهار الثلج. أوجد الإجابة بالجرام لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٧:

يتساقط الماء المتحرك بسرعة ابتدائية مهملة من حافة شلال ارتفاعه 64 m، ثم يتجمع فى بركة تحته. درجة حرارة البركة منتظمة وأكبر من درجة حرارة الماء قبل سقوطه بمقدار 0.025C. أوجد الشغل المبذول على البركة لكل كيلوجرام من الماء الذي يمر خلال الشلال. اعتبر 4‎ ‎184 J/kg⋅K قيمة السعة الحرارية النوعية للماء. أوجد الإجابة لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

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