ملف تدريبي: الاتزان الحراري

في هذا الملف التدريبي، 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:

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؟

س٦:

كميتان متساويتان من الماء، تسخن كلٌّ منهما الأخرى، حتى وصلتا إلى درجة حرارة اتزان، كما هو موضَّح في الشكل من خلال تغيُّرات درجة الحرارة مع الزمن لكميتي الماء. أيُّ المخططات الآتية يوضِّح بطريقة صحيحة تغيُّرات درجة الحرارة مع الزمن إذا كانت كتلة كمية الماء ذات درجة الحرارة الابتدائية الأقل أكبر من كمية الماء ذات درجة الحرارة الابتدائية الأعلى؟

  • أ
  • ب
  • ج
  • د

س٧:

سُخن وعاء حساء في فرن الميكرويف. ثم أُخرج الوعاء ووُضع على الطاولة؛ حيث انخفضت درجة حرارة كلٍّ من الوعاء والحساء بمقدار 12C في زمن قدره 420 s. كتلة الوعاء 0.75 kg، وسعته الحرارية النوعية 850/JkgC. كتلتة الحساء 0.95 kg، وسعته الحرارية النوعية 4180/JkgC. أوجد متوسط معدَّل تسخين الطاولة والهواء حوله. أوجد الإجابة لأقرب وات.

س٨:

الجسمان: الجسم الأول والجسم الثاني، يُسخِّنان الهواء حولهما بمعدَّلات مختلفة، بينما يسري الهواء بينهما، كما هو موضَّح في الشكل. يقوم الهواء الموجود حول الجسمين بتسخينهما بمعدَّلات مختلفة. ويعتمد اتجاه سريان الهواء بين الجسمين فقط على الفرق بين معدَّل التسخين الكلي للهواء الموجود بالقرب من كل جسم. يسبِّب الفرق في معدَّل التسخين الكلي للهواء حول كل جسم انتقال الحرارة بالحمل في الهواء بينهما. افترض أنَّ معدَّلات التسخين الموضَّحة في الشكل تظلُّ ثابتة خلال الفترة الزمنية القصيرة Δ𝑡، التي يحدث خلالها انتقال الحرارة بالحمل.

أيُّ جسم يتجه انتقال الحرارة بالحمل نحوه في الفترة الزمنية Δ𝑡؟

  • أالجسم الثاني
  • بالجسم الأول

بالنسبة إلى الجسم الذي يكون اتجاه انتقال الحرارة بالحمل نحوه في الفترة الزمنية Δ𝑡، ما نسبة المعدَّل الذي يُسخِّن به الجسم الهواء إلى المعدَّل الذي يحدث به انتقال الحرارة بالحمل؟

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