ملف تدريبي: القياسات الحرارية والسعة الحرارية النوعية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على ربط درجة الحرارة الكلية لجسم بالتغيُّر في كمية الحرارة الكلية المكتسبة، وكتلته، وسعته الحرارية النوعية.

س١:

سُخِّنت قطعة وزنها 0.250 kg من مادة نقية درجة حرارتها 20.0C حتى وصلت درجة حرارتها إلى 65.0C عن طريق إضافة 4.35 kJ من الطاقة.

احسب السعة الحرارية النوعية لهذه المادة.

س٢:

إذا اكتسبت كتلتان متساويتان من مادتين مختلفتين نفس كمية الحرارة، فإن مقدار التغيُّر الناتج في درجة حرارتهما يكون غير متساوٍ.

احسب درجة الحرارة النهائية عندما تُكتسب كمية من الحرارة مقدارها 1.00 kcal بواسطة 1.00 kg من الماء، درجة حرارته الابتدائية 20.0 ℃. السعة الحرارية النوعية للماء 1.000 kcal/kg⋅℃.

احسب درجة الحرارة النهائية عندما تُكتسب كمية من الحرارة مقدارها 1.00 kcal بواسطة 1.00 kg من الأسمنت، درجة حرارته الابتدائية 20.0 ℃. السعة الحرارية النوعية للأسمنت 0.200 kcal/kg⋅℃.

احسب درجة الحرارة النهائية عندما تُكتسب كمية من الحرارة مقدارها 1.00 kcal بواسطة 1.00 kg من الحديد، درجة حرارته الابتدائية 20.0 ℃. السعة الحرارية النوعية للحديد 0.108 kcal/kg⋅℃.

احسب درجة الحرارة النهائية عندما تُكتسب كمية من الحرارة مقدارها 1.00 kcal بواسطة 1.00 kg من الزئبق، درجة حرارته الابتدائية 20.0 ℃. السعة الحرارية النوعية للزئبق 0.0330 kcal/kg⋅℃.

س٣:

في دراسة عن شباب أصحاء، يتطلب أداء ٢٠ تمرينة ضغط في دقيقة واحدة قدرًا من الطاقة للكيلوجرام الواحد، والذي هو بالنسبة إلى رجل وزنه ٧٠٫٠ كجم يساوي ٨٫٠٦ سعرات حرارية (كيلو سعر حراري). متوسط السعة الحرارية النوعية لجسم الإنسان . كم ترتفع درجة حرارة شاب يتمتع بصحة جيدة، ووزنه ٧٠٫٠ كجم، إذا لم يفقد أي حرارة أثناء أدائه ٢٠ تمرينة ضغط في دقيقة واحدة؟

س٤:

كرتان مصمتتان؛ الكرة والكرة ، مصنوعتان من نفس المادة ودرجة حرارتهما 0.0C، 100C على الترتيب. وُضعت الكرتان في مسعر مثالي وبينهما اتصال حراري ووصلتا إلى اتزان حراري عند 20C. ما نسبة قطر الكرة إلى قطر الكرة ؟

س٥:

السعة الحرارية النوعية للصوديوم 1230 J/kg⋅℃، والكتلة المولية للصوديوم 23.0 g/mol.

احسب السعة الحرارية النوعية للصوديوم طبقًا لقانون دولون وبتي.

ما النسبة المئوية للخطأ الناتج من تقدير السعة الحرارية النوعية للصوديوم باستخدام قانون دولون وبتي، بالمقارنة بين القيمة المقدرة والقيمة المعلومة؟

  • أ 2 2 %
  • ب 2 0 %
  • ج 1 0 %
  • د 1 5 %
  • ه 1 2 %

س٦:

يعتمد فرك اليدين معًا لتدفئتهما على تحويل الشغل إلى حرارة. تفرك سيدة يديها 35 مرة؛ حيث تحتك اليدان لمسافة مقدارها 9.0 cm في كل مرة، وذلك مقابل متوسط قوة احتكاك 31 N. أوجد مقدار الارتفاع في درجة حرارة الأجزاء التي تمت تدفئتها في يديها، اللتين كتلتهما 0.080 kg، والسعة الحرارية لهما مقدارها 3500/JkgC. افترض عدم حدوث فقد في الحرارة من اليدين أثناء عملية فرك اليدين.

س٧:

في يوم حار، زادت درجة حرارة حمام سباحة سعته 80000 L بمقدار 1.50C. ما مقدار الحرارة الكلية المُنتقِلة خلال هذا التسخين؟ أهمِلْ أيَّ تعقيدات؛ مثل فقدان الماء بسبب التبخُّر، وافترِض أن السعة الحرارية النوعية للماء تساوي 4186/JkgC.

  • أ 4 . 9 7 × 1 0 J
  • ب 5 . 3 1 × 1 0 J
  • ج 5 . 0 2 × 1 0 J
  • د 5 . 5 0 × 1 0 J
  • ه 5 . 1 3 × 1 0 J

س٨:

كتلة قلب مفاعل نووي تساوي 2.30×10 kg. يرفع المفاعلُ من درجة حرارة ما حوله، حتى عند إيقافه بعد فترة من الاستخدام العادي، بمعدل 126 MW؛ وذلك بسبب الاضمحلال الإشعاعي لنواتج الانشطار. يبلغ متوسط السعة الحرارية النوعية لقلب المفاعل 3349/JkgC. في الظروف العادية، يمنع نظام التبريد الحرارة المتولِّدة بواسطة القلب غير النشط من رفع درجة حرارة القلب، لكن إذا فشل نظام التبريد، فإن درجة حرارة قلب المفاعل ترتفع بسرعة.

ما معدل زيادة درجة حرارة قلب المفاعل غير النشط دون تبريد؟ افترض أن نقص التبريد يعني أن مقدار الزيادة في درجة حرارة البيئة المحيطة بقلب المفاعل مهمل.

ما الزمن الذي يستغرقه قلب المفاعل غير النشط لزيادة درجة حرارته بمقدار 2050C، بافتراض أن نقص التبريد يعني أن مقدار الزيادة في درجة حرارة البيئة المحيطة بقلب المفاعل مهمل؟

س٩:

زجاجة كتلتها 84 g عُقِّمت لرضيع بزيادة درجة حرارتها من 5.0C إلى 100.0C. احسب كمية الحرارة اللازمة لتسخين الزجاجة. استخدِم القيمة 0.84/JgC للتعبير عن السعة الحرارية للزجاج.

س١٠:

يُمكِن حساب السعة الحرارية النوعية باستخدام الصيغة التجريبية 𝑐=𝛼+𝛽𝑇+𝛿𝑇؛ حيث 𝛼=367 J/kg⋅℃، 𝛽=0.4 J/kg⋅℃−2، 𝛿=7.85×10 J⋅℃/kg. ما كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1.00 kg من المادة غير المعلومة من 10 ℃ إلى 350 ℃؟

س١١:

أدَّت سيدة كتلتها 66.0 kg بعض التمارين، فأصبحت درجة حرارة جسمها بعد التمارين 39.0C. أوجد المُعدَّل الذي يجب أن تبرد به جسمها لخفض درجة حرارتها إلى 37.0C خلال 3.00×10 s إذا استمرت في اكتساب الحرارة داخليًّا بمُعدَّل 110 W. استخدِم القيمة 4180/JkgC للتعبير عن السعة الحرارية لجسم السيدة.

س١٢:

يحتوي مسعر على 6.59 kg من الماء عند درجة حرارة 19.5C. وُضعت قطعة من الحديد كتلتها 0.50 kg بدرجة حرارة 183C في الماء. أوجد درجة حرارة الاتزان للماء والحديد. استخدِم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية للماء، والقيمة 490/JkgC للسعة الحرارية للحديد. افترِض أن تأثير التكثُّف والتبخُّر مُهمَل.

س١٣:

تم تسخين كمية من الماء وكمية من الزجاج بنفس القدر، فأدَّى ذلك إلى زيادة درجتَيْ حرارتَيْهما بنفس القدر. أوجد نسبة كتلة الزجاج إلى كتلة الماء. اعتبر 840 J/kg⋅℃ قيمة السعة الحرارية النوعية للزجاج، و4186 J/kg⋅℃ قيمة السعة الحرارية النوعية للماء.

س١٤:

قطعة معدنية كتلتها 0.0500 kg عند درجة حرارة 446 K سقطت في خزَّان ماء يحتوي على 0.426 kg من الماء درجة حرارته الابتدائية 296 K. أوجد درجة حرارة الاتزان للمعدن والماء. استخدِم القيمة 574/JkgC للسعة الحرارية للمعدن، واستخدِم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية للماء.

س١٥:

تُكَوِّن الأشعة السينية إشعاعًا مؤينًا خطرًا على الأنسجة الحية، ولا يمكن رصدها بالعين المجردة. افترض تعرُّض باحث يعمل في معمل لدراسة حيود الأشعة السينية لجرعة مميتة من الإشعاع بالمصادفة. احسب مقدار زيادة درجة الحرارة لكل وحدة كتل من الباحث في الظروف الآتية: تُساوي طاقة فوتونات الأشعة السينية 233 keV، وامتص الباحث 6.00×10 فوتون لكل كيلوجرام من وزن الجسم أثناء التعرُّض للإشعاع. افترض أن الحرارة النوعية لجسم الباحث تساوي 0.800 kcal/kg⋅K.

  • أ 1 . 1 2 × 1 0 K/kg
  • ب 6 . 6 8 × 1 0 K/kg
  • ج 8 . 0 0 × 1 0 K/kg
  • د 1 . 8 6 × 1 0 K/kg
  • ه 2 . 3 3 × 1 0 K/kg

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