ورقة تدريب الدرس: الاتزان الحراري الفيزياء

في ورقة التدريب هذه، سوف نتدرَّب على وصف تبادل الطاقة بين جسمين يُسخِّن أحدهما الآخَر، ونُراقِب تغيُّر درجة حرارتهما نتيجةً لذلك.

س١:

تحتوي عبوتا غاز معزولتان تمامًا على هواء سعته الحرارية النوعية 1‎ ‎005 J/kg⋅℃ وكثافته 1.35 kg/m. تحتوي أسطوانة منهما على 25 L من الهواء عند درجة حرارة 35℃ وتحتوي الأخرى على 15 L من الهواء عند درجة حرارة 45℃. العبوتان متصلتان ويُسمَح للغاز في كلٍّ منهما بالوصول إلى اتزان حراري. أوجد درجة حرارة الاتزان لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

  • أ20.0℃
  • ب35.6℃
  • ج38.8℃
  • د15.0℃
  • ه30.2℃

س٢:

سُكِبَ ماء ساخن كتلته 750 g، ودرجة حرارته 75C على 1‎ ‎500 g من مادة غير معلومة درجة حرارتها 15C. رُصِدت درجتا حرارة الماء والمادة. عند اللحظة 𝑡، كانت درجة حرارة الماء 55C، ودرجة حرارة المادة 25C. أوجد السعة الحرارية النوعية للمادة. استخدِم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية النوعية للماء. افترِض أن الماء لا يُسخِّن وسطه المحيط.

  • أ2615/JkgC
  • ب1046/JkgC
  • ج418.4/JkgC
  • د261.5/JkgC
  • ه4184/JkgC

س٣:

أُضيف ماء حجمه 2.5 L عند درجة حرارة 88℃ إلى حاوية معزولة تمامًا تحتوي على قالب من الرصاص كتلته 45 kg. بعدما عادلَ الماء والرصاص محصلة التسخين لكلٍّ منهما، كانت درجة حرارة كلتا المادتين 85℃. أوجد درجة الحرارة الابتدائية لقالب الرصاص. استخدم القيمة 4‎ ‎184 J/kg⋅℃ للسعة الحرارية النوعية للماء، والقيمة 130 J/kg⋅℃ للسعة الحرارية النوعية للرصاص. قرِّب لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

س٤:

قالب طوب كتلته 4.5 kg، ودرجة حرارته 95C، والسعة الحرارية النوعية له 840/JkgC. أُسقِط القالب داخل خزان ماء معزول تمامًا يحتوي على ماء كتلته 15 kg عند درجة حرارة 9.5C. عند اللحظة 𝑡 بعد إسقاط قالب الطوب في الماء، كانت درجة حرارة الماء 11.5C. أوجد درجة حرارة القالب عند 𝑡. قرِّب إجابتك لأقرب درجة. استخدم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية النوعية للماء.

س٥:

يوضِّح التمثيل البياني التغيُّرات في درجات حرارة أجسام مختلفة مقابل الزمن. بعد مرور 8 دقائق من التبريد، يُصبِح لكلِّ جسم درجة حرارة مختلفة، علمًا بأن درجات الحرارة الابتدائية للأجسام مختلفة. أيُّ العبارات التالية تُعبِّر تعبيرًا صحيحًا عمَّا توضِّحه المنحنيات المرسومة في التمثيل البياني؟

  • أالجسم الذي له أعلى درجة حرارة له أكبر مُعدَّل تبريد.
  • بمقدار المُعدَّل اللحظي للتبريد ثابت لكلِّ الأجسام عند نفس الزمن.
  • جبعد مرور 8 دقائق، يُصبِح للجسم الذي له أقل درجة حرارة أكبر مُعدَّل تبريد.
  • دكلُّ الأجسام تبرد بنفس المُعدَّل المُتوسِّط.

س٦:

يوضِّح التمثيل البياني التغيُّر في درجة حرارة أجسام مختلفة مقابل الزمن. كان لجميع الأجسام في البداية نفس درجة الحرارة لكن بعد تبريدها لمدة 8 دقائق أصبح لكل جسم درجة حرارة مختلفة. معدَّل تبريد أحد الأجسام عند أيِّ لحظة أكبر من معدَّل تبريد بقية الأجسام الأخرى. أوجد درجة حرارة هذا الجسم بعد 8 دقائق. أوجد إجابتك لأقرب رقم معنوي.

س٧:

يوضِّح التمثيل البياني التغيُّر في درجة الحرارة مقابل الزمن لأجسام مختلفة. لكل جسم درجة حرارة ابتدائية مختلفة، ولكن درجات حرارة الأجسام كلها يصبح بعضها أكثر تقاربًا من بعض كلما بردت الأجسام.

ما درجة الحرارة التي ستصل لها جميع الأجسام في النهاية، إذا كان زمن التبريد غير محدود؟

عند أيِّ زمن، هناك جسم يبرَّد بمعدَّل أكبر من أيِّ جسم آخَر في نفس الزمن. ما درجة الحرارة الابتدائية لهذا الجسم؟

س٨:

أسطوانة مفتوحة من الأعلى تحتوي على ماء ومكعب معدني، كما هو موضَّح في الشكل. كلٌّ من الماء والمكعب لهما نفس درجة الحرارة. المكعب المعدني يسخِّن الماء في الأسطوانة بمعدل 36 W، والماء يسخِّن المكعب بمعدل 12 W. الهواء الذي فوق الأسطوانة مباشرةً يُسخَّن بمعدل 14 W. ما المعدل الذي تُسخَّن به الأسطوانة؟

س٩:

درجات حرارة الأجسام (أ)، (ب)، (ج) الموضَّحة في الشكل هي 𝑇، 𝑇، 𝑇 على الترتيب. درجة حرارة الجسم (أ) هي نفس درجة حرارة الجسم (ج). درجة حرارة الجسم (ج) هي نفس درجة حرارة الجسم (ب). كيف يُمكِن المقارنة بين 𝑇، 𝑇؟

  • أ𝑇>𝑇
  • ب𝑇=𝑇
  • ج𝑇<𝑇

س١٠:

يحتوي مستودع درجة حرارته مرتفعة على 100 kg من الماء عند درجة حرارة ابتدائية تساوي 90C. يحتوي مستودع درجة حرارته منخفضة على 100 kg من الماء عند درجة حرارة ابتدائية تساوي 10C. يُسخِّن المستودع الذي درجة حرارته مرتفعة المستودع الذي درجة حرارته منخفضة حتى يصلا إلى درجة حرارة الاتزان، مُستغرِقَيْنِ 7‎ ‎550 ثانية في ذلك. افترِض أن المستودعين معزولان تمامًا ما عدا قناة التلامس بينهما. قناة التلامس بين المستودعين عبارة عن قالب معدني مساحته 0.012 m2، وطوله 8.5 cm. مُعامِل التوصيل الحراري للمعدن 550/WmC.

أوجد مُتوسِّط مُعدَّل الطاقة الحرارية الكلية المنتقلة إلى المستودع الذي درجة حرارته منخفضة. استخدِم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية النوعية للماء، وقرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

ما المُعدَّل الابتدائي للطاقة الحرارية المنتقلة من المستودع الذي درجة حرارته مرتفعة إلى المستودع الذي درجة حرارته منخفضة؟ قرِّب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

الممارسة مفتاحك للتفوق.

حمِّل تطبيق Nagwa Practice وتَدرَّب على الأسئلة والبطاقات التعليمية، وحل امتحانات على الوحدات الخاصة بمناهجك المدرسية.

امسح الكود!

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