مثال 1-2 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 4س: 4. إذا ارتفعت درجة حرارة 34.4 g من الإيثانول من 25 °C إلى 78.8 °C، فما كمية الحرارة التي امتصها الإيثانول؟ ارجع إلى الجدول 1-2.

الإجابة: $\Delta T = 53.8^{\circ}C : 4س$ $q = (34.4)(2.44)(53.8) \approx 4.52 imes 10^3 J$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الإيثانول: m = 34.4 g - درجة الحرارة الابتدائية: T_i = 25 °C - درجة الحرارة النهائية: T_f = 78.8 °C - من الجدول 1-2: الحرارة النوعية للإيثانول c = 2.44 J/g·°C
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون حساب كمية الحرارة: $$q = m \times c \times \Delta T$$ حيث: q = كمية الحرارة (بالجول) m = الكتلة (بالجرام) c = الحرارة النوعية (J/g·°C) ΔT = التغير في درجة الحرارة (°C)
3. **الخطوة 3 (حساب ΔT):** نحسب التغير في درجة الحرارة: $$\Delta T = T_f - T_i = 78.8 - 25 = 53.8^{\circ}C$$
4. **الخطوة 4 (الحل):** بالتعويض في القانون: $$q = 34.4 \times 2.44 \times 53.8$$ $$q = 34.4 \times 131.272$$ $$q \approx 4515.7568 J$$
5. **الخطوة 5 (النتيجة):** إذن كمية الحرارة التي امتصها الإيثانول ≈ **4.52 × 10³ J** (بالكتابة العلمية)

سؤال 5س: 5. سخنت عينة من مادة مجهولة كتلتها 155 g فارتفعت درجة حرارتها من 25 °C إلى 40.0 °C فامتصت 5696 J من الطاقة. ما الحرارة النوعية للمادة؟ عين المادة بالرجوع إلى الجدول 1-2.

الإجابة: $5س: \Delta T = 15.0^{\circ}C, c \approx 2.45 J/g \cdot ^{\circ}C$ المادة: الإيثانول

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة المادة: m = 155 g - درجة الحرارة الابتدائية: T_i = 25 °C - درجة الحرارة النهائية: T_f = 40.0 °C - كمية الحرارة الممتصة: q = 5696 J
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون حساب كمية الحرارة: $$q = m \times c \times \Delta T$$ حيث: q = كمية الحرارة (بالجول) m = الكتلة (بالجرام) c = الحرارة النوعية (J/g·°C) ΔT = التغير في درجة الحرارة (°C)
3. **الخطوة 3 (حساب ΔT):** نحسب التغير في درجة الحرارة: $$\Delta T = T_f - T_i = 40.0 - 25 = 15.0^{\circ}C$$
4. **الخطوة 4 (إيجاد الحرارة النوعية):** نعيد ترتيب القانون لإيجاد c: $$c = \frac{q}{m \times \Delta T}$$ بالتعويض: $$c = \frac{5696}{155 \times 15.0}$$ $$c = \frac{5696}{2325}$$ $$c \approx 2.45 J/g \cdot ^{\circ}C$$
5. **الخطوة 5 (تحديد المادة):** بالرجوع إلى الجدول 1-2، نجد أن الحرارة النوعية للإيثانول هي 2.44 J/g·°C، وهي الأقرب لقيمتنا (2.45). إذن الحرارة النوعية ≈ **2.45 J/g·°C** والمادة هي **الإيثانول**

سؤال 6س: 6. تحفيز قطعة من الذهب النقي كتلتها 4.50 g، امتصت 276 J من الحرارة، وكانت درجة حرارتها الأولية 25 °C. ما درجة حرارتها النهائية؟

الإجابة: $6س: c \approx 0.129 J/g \cdot ^{\circ}C$ الذهب $\Delta T \approx 475^{\circ}C \Rightarrow T_f \approx 500^{\circ}C$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الذهب: m = 4.50 g - كمية الحرارة الممتصة: q = 276 J - درجة الحرارة الابتدائية: T_i = 25 °C - من الجدول 1-2: الحرارة النوعية للذهب c = 0.129 J/g·°C
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون حساب كمية الحرارة: $$q = m \times c \times \Delta T$$ حيث: q = كمية الحرارة (بالجول) m = الكتلة (بالجرام) c = الحرارة النوعية (J/g·°C) ΔT = التغير في درجة الحرارة (°C)
3. **الخطوة 3 (حساب ΔT):** نعيد ترتيب القانون لإيجاد ΔT: $$\Delta T = \frac{q}{m \times c}$$ بالتعويض: $$\Delta T = \frac{276}{4.50 \times 0.129}$$ $$\Delta T = \frac{276}{0.5805}$$ $$\Delta T \approx 475^{\circ}C$$
4. **الخطوة 4 (حساب درجة الحرارة النهائية):** نستخدم العلاقة: $$\Delta T = T_f - T_i$$ $$T_f = T_i + \Delta T$$ بالتعويض: $$T_f = 25 + 475 = 500^{\circ}C$$ إذن درجة الحرارة النهائية ≈ **500 °C**

ما القانون المستخدم لحساب كمية الحرارة (q) الممتصة أو المنطلقة من مادة ما؟

• أ) q = m / (c × ΔT)
• ب) q = m × c × ΔT
• ج) q = ΔT / (m × c)
• د) q = (m + c) × ΔT

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: q = m × c × ΔT

الشرح: 1. القانون الأساسي هو: كمية الحرارة = الكتلة × الحرارة النوعية × التغير في درجة الحرارة. 2. حيث: q = كمية الحرارة (جول)، m = الكتلة (جرام)، c = الحرارة النوعية (J/g·°C)، ΔT = التغير في درجة الحرارة (°C). 3. يُستخدم لحساب الطاقة الحرارية في عمليات التسخين أو التبريد.

تلميح: يتعلق القانون بثلاثة خصائص للمادة: كتلة، خاصية مميزة، وتغير في درجة الحرارة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

كيف يمكن حساب الحرارة النوعية (c) لمادة إذا عُلمت كمية الحرارة (q) والكتلة (m) والتغير في درجة الحرارة (ΔT)؟

• أ) c = q × m × ΔT
• ب) c = (m × ΔT) / q
• ج) c = q / (m + ΔT)
• د) c = q / (m × ΔT)

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: c = q / (m × ΔT)

الشرح: 1. نبدأ من القانون الأساسي: q = m × c × ΔT. 2. لإيجاد الحرارة النوعية (c)، نعيد ترتيب القانون. 3. نقسم طرفي المعادلة على (m × ΔT). 4. النتيجة: c = q / (m × ΔT). 5. هذه الصيغة تُستخدم لتحديد الحرارة النوعية لمادة مجهولة.

تلميح: هذا هو إعادة ترتيب للقانون الأساسي لحساب الحرارة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما تعريف الحرارة النوعية لمادة ما؟

• أ) كمية الحرارة اللازمة لصهر جرام واحد من المادة.
• ب) كمية الحرارة المنطلقة عند احتراق جرام واحد من المادة.
• ج) كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من المادة درجة مئوية واحدة.
• د) درجة الحرارة التي يغلي عندها جرام واحد من المادة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من المادة درجة مئوية واحدة.

الشرح: 1. الحرارة النوعية هي خاصية فيزيائية مميزة لكل مادة. 2. تُعرف بأنها كمية الطاقة الحرارية (بالجول) اللازمة لرفع درجة حرارة وحدة الكتلة (جرام واحد) من تلك المادة بمقدار وحدة درجة حرارة (درجة مئوية واحدة). 3. وحدة قياسها هي: جول/جرام·درجة مئوية (J/g·°C). 4. كلما ارتفعت الحرارة النوعية، زادت الطاقة اللازمة لتسخين المادة.

تلميح: هي خاصية فيزيائية للمادة، ووحدتها تشير إلى هذه الكمية.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

في مثال حسابي، إذا كانت الطاقة المنطلقة (q) = 114 J، وكتلة الحديد (m) = 10.0 g، والتغير في درجة الحرارة (ΔT) = 25.4 °C، فما الحرارة النوعية (c) للحديد؟

• أ) 0.289 J/g·°C
• ب) 0.449 J/g·°C
• ج) 1.12 J/g·°C
• د) 2.44 J/g·°C

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: 0.449 J/g·°C

الشرح: 1. الصيغة: c = q / (m × ΔT). 2. عوّض القيم: c = 114 J / (10.0 g × 25.4 °C). 3. احسب المقام: 10.0 × 25.4 = 254.0 g·°C. 4. اقسم: 114 / 254.0 = 0.4488... 5. النتيجة النهائية (بالتقريب المناسب): 0.449 J/g·°C.

تلميح: استخدم الصيغة المناسبة لإيجاد الحرارة النوعية.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

ما الخطوة الأولى التي يجب القيام بها عند حل مسألة تتعلق بحساب كمية الحرارة أو الحرارة النوعية؟

• أ) البدء فورًا في التعويض في المعادلة.
• ب) تحديد المعطيات (الكتلة، درجات الحرارة، كمية الطاقة) والمطلوب.
• ج) الرجوع إلى الجدول للبحث عن الحرارة النوعية.
• د) تحويل جميع الوحدات إلى النظام الدولي (SI).

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تحديد المعطيات (الكتلة، درجات الحرارة، كمية الطاقة) والمطلوب.

الشرح: 1. الخطوة الأولى والأساسية هي تحليل المسألة. 2. تحديد جميع المعطيات: الكتلة (m)، درجة الحرارة الابتدائية (T_i)، درجة الحرارة النهائية (T_f)، وكمية الطاقة (q) إذا كانت معطاة. 3. حساب التغير في درجة الحرارة (ΔT = T_f - T_i) إذا لزم الأمر. 4. تحديد المطلوب بوضوح: هل هو (q) أم (c) أم (ΔT) أم (T_f)؟ 5. هذه الخطوة تضمن اختيار القانون الصحيح وتجنب الأخطاء.

تلميح: قبل استخدام أي معادلة، يجب فهم ما هو معطى وما هو مطلوب إيجاده.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل