الأهداف

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 | المادة: الكيمياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 2

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 قياس الحرارة (المسعرية)

المفاهيم الأساسية

المسعر: جهاز معزول حرارياً يستخدم لقياس كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة في أثناء عملية كيميائية أو فيزيائية.

الكيمياء الحرارية: دراسة التغيرات الحرارية في العمليات الكيميائية.

النظام: جزء من الكون نركز دراستنا عليه (مثل التفاعل داخل المسعر).

المحيط: كل ما يحيط بالنظام ويتبادل معه المادة والطاقة.

الكون: النظام والمحيط معاً.

المحتوى الحراري: محتوى النظام من الطاقة.

المحتوى الحراري للتفاعل (حرارة التفاعل): التغير في المحتوى الحراري للنظام عند حدوث التفاعل.

الضغط: القوة الواقعة على وحدة المساحة.

خريطة المفاهيم

```markmap

الطاقة (طبيعة الطاقة)

قياس الحرارة

الوحدات

#### السعر (cal)

##### كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1g ماء نقي 1°C

#### السعر الغذائي (Cal)

##### يساوي 1000 سعر (1 كيلوكالوري)

#### الجول (J)

##### وحدة الطاقة في النظام الدولي

##### 1 cal = 4.184 J

تحويل الوحدات

#### 1 Cal = 1000 cal

#### 1 cal = 4.184 J

الحرارة النوعية (Specific Heat)

تعريف

#### كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من مادة درجة سيليزية واحدة (C°1)

أمثلة

#### الماء

##### C° /g. J 4.184

#### الأسمنت

##### C° /g. J 0.84

#### الحديد (من المثال)

##### C° /g. J 0.449

تفسير

#### لكل مادة حرارة نوعية مميزة لها بسبب تركيبها المختلف

#### الأسمنت تسخن أسرع من الماء لأن حرارتها النوعية أقل

حساب الحرارة (q)

المعادلة

#### q = c × m × ΔT

##### q: الطاقة الحرارية الممتصة أو المنطلقة (J أو kJ)

##### c: الحرارة النوعية للمادة (J/g.°C)

##### m: كتلة المادة (g)

##### ΔT: التغير في درجة الحرارة (°C) = T_f - T_i

إعادة ترتيب المعادلة لحساب الحرارة النوعية (c)

#### c = \frac{q}{m × ΔT}

مثال تطبيقي (الحديد)

#### المعطيات

##### كتلة العينة (m) = 10.0 g

##### درجة الحرارة الابتدائية (T_i) = 50.4 °C

##### درجة الحرارة النهائية (T_f) = 25.0 °C

##### الطاقة المنطلقة (q) = 114 J

#### الحل

##### 1. حساب ΔT: ΔT = T_i - T_f = 50.4 - 25.0 = 25.4 °C

##### 2. تطبيق المعادلة: c = \frac{114 J}{(10.0 g)(25.4 °C)}

##### 3. النتيجة: c = 0.449 J/g·°C

تقويم الإجابة

#### مقارنة النتيجة بالقيم المسجلة في الجداول المرجعية (مثل الجدول 1-2)

المسعرية (Calorimetry)

الهدف

#### قياس التغير في المحتوى الحراري (الطاقة الممتصة أو المنطلقة) في التفاعلات

مبدأ العمل

#### جهاز معزول حرارياً

#### يحتوي على كمية معلومة من الماء لامتصاص أو إمداد الطاقة

#### قياس التغير في درجة حرارة الماء لحساب كمية الحرارة

أنواع المسعرات

#### مسعر التفجير (القنبلة)

##### حجرة تفاعل محكمة الإغلاق تحتوي على المادة والأكسجين المضغوط

##### يستخدمه كيميائيو التغذية لقياس القيمة الحرارية للأطعمة

##### يبدأ التفاعل بشارة كهربائية

##### يجب أن يكون المحراك قليل الاحتكاك لتجنب توليد حرارة إضافية

#### مسعر الكأس المصنوعة من البوليسترين

##### أبسط، مفتوح على الجو (تفاعلات تحت ضغط ثابت)

##### يستخدم لتحديد الحرارة النوعية للمواد (مثل الفلزات)

##### مثال: وضع فلز ساخن في ماء المسعر وقياس التغير في درجة حرارة الماء حتى التساوي

الطاقة الشمسية

الاستغلال

#### تسخين الماء (بسبب حرارته النوعية العالية) لتدفئة الأماكن

#### تقليل استعمال الوقود الذي ينتج ثاني أكسيد الكربون

تحديات

#### سطوع الشمس لفترة محددة يوميًا

#### تراكم الغيوم يقلل من كمية الأشعة

#### الحاجة لطرق فعالة لتخزين الطاقة

الخلايا الكهروضوئية

#### تحول الإشعاع الشمسي مباشرة إلى كهرباء

#### تكلفة إنتاج الكهرباء بها مرتفعة مقارنة بحرق الفحم أو البترول

#### تستخدم لتزويد رواد الفضاء بالطاقة

تطبيقات وطنية

رؤية 2030

#### زيادة مساهمة مصادر الطاقة المتجددة في مزيج الطاقة

مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية (KACST)

#### الجهة الوطنية الرائدة في البحوث التطبيقية في مجال الطاقة

خلايا غراتزل

#### أنظمة ضوئية وكهروكيميائية لتحويل الطاقة الشمسية

#### طورها البروفيسور مايكل غراتزل (فائز بجائزة الملك فيصل للعلوم 1436هـ)

```

نقاط مهمة

بعض التفاعلات الكيميائية تمتص الحرارة (مثل امتصاص الجسم حرارة من الماء الدافئ) وبعضها يطلق الحرارة (مثل فقدان الجسم حرارة في الماء البارد).
مسعر التفجير (القنبلة) يستخدم لقياس حرارة التفاعلات في ظروف حجم ثابت.
مسعر الكأس البسيط (البوليسترين) يستخدم لقياس حرارة التفاعلات تحت ضغط ثابت ولتحديد الحرارة النوعية للمواد.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

نوع: محتوى تعليمي

تصنف كيف يستخدم المسعر
الرئيسة التغيرية المحتوى الحراري
لقياس الطاقة الممتصة أو
المطروحة منه المحتوى الحراري للمتفاعلات.
المنطلقة.
الرابط مع الحياة تشعر بالاسترخاء عند وقوفك تحت الدش الدافئ؛ حيث يمتص
حرارة من الماء، في حين أنك تشعر بالارتعاش عندما تقفز في مسبح بارد؛ حيث
يفقد جسمك حرارة. بطريقة مشابهة تمتص أو تطلق بعض التفاعلات الكيميائية الحرارة.
في العمليات الكيميائية.

Calorimetry

نوع: محتوى تعليمي

هل تساءلت يوماً كيف يعرف كيميائيو الغذاء القيمة الحرارية للأطعمة؟ لقد تم الحصول
على المعلومات المدونة على عبوات المنتجات الغذائية من تفاعلات احتراق أجريت في
المنطقة.
المسعر جهاز معزول حرارياً يستخدم لقياس كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة
في أثناء عملية كيميائية أو فيزيائية؛ إذ توضح كمية معلومة من الماء في حجرة معزولة لكي
تمتص الطاقة المنطلقة من التفاعل، أو لتزود الطاقة التي يمتصها التفاعل، ومن ثم يمكننا
قياس التغير في درجة حرارة كتلة الماء. ويبين الشكل 4-1 نوعاً من المساعر يسمى مسعر
الكتلة، ويستخدمه كيميائيو التغذية.

تحديد الحرارة النوعية

نوع: محتوى تعليمي

يمكنك الحصول على نتائج مرضية لتجارب قياس الحرارة
باستخدام مسعر أبسط من مسعر التفجير، وهو الكأس المصنوعة من البوليسترين، هذه
المساعر مفتوحة على الجو، ولذلك فالتفاعلات التي تحدث فيها تكون تحت ضغط ثابت.
ويمكنك استخدامها لتحديد الحرارة النوعية لفلز ما.
افترض أنك وضعت g 125 من الماء في مسعر (كأس مصنوعة من البوليسترين)، وقست
درجة حرارته الأولية فوجدتها C 25.60 ، ثم سخنت عينة من فلز ما كتلتها g 50.0 إلى
درجة حرارة 115.0 ووضعتها في الماء داخل المسعر. سوف تنتقل الحرارة من الفلز
الساخن إلى الماء في المسعر، فترتفع درجة حرارة الماء. ويتوقف انتقال الحرارة فقط عندما
تتساوى درجة حرارة الماء مع درجة حرارة الفلز.

مراجعة المفردات

نوع: محتوى تعليمي

الضغط، القوة الواقعة على
وحدة المساحة.

مفردات جديدة

نوع: محتوى تعليمي

المسعر
الكيمياء الحرارية
النظام
المحيط
الكون
المحتوى الحراري
المحتوى الحراري للتفاعل (حرارة
التفاعل)

الشكل 1-4

نوع: FIGURE_REFERENCE

وضعت عينة في حجرة فولاذية داخلية
تسمى القنبلة. مملوءة بالأكسجين المضغوط ضغطاً
عالياً. وحول القنبلة كمية معلومة من الماء تحرك
بمحرّاك قليل الاحتكاك للمحافظة على درجة
حرارة منتظمة. بدأ التفاعل بشارة، وسجلت درجة
الحرارة حتى وصلت إلى أقصاها.
استنتج لماذا يعد من المهم ألا ينتج المحراك
احتتكاكاً.

🔍 عناصر مرئية

الشكل 1-4

Diagram showing a bomb calorimeter with labels: مقياس حرارة (thermometer), ماء (water), مادة عازلة (insulating material), حجرة تفاعل محكمة الإغلاق تحتوي على المادة والأكسجين (reaction chamber sealed and containing material and oxygen), محراك (stirrer), طرفا الاشتعال (ignition terminals), مسعر التفجير (القنبلة) (bomb calorimeter).

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: الأهداف ---
تصنف كيف يستخدم المسعر
الرئيسة التغيرية المحتوى الحراري
لقياس الطاقة الممتصة أو
المطروحة منه المحتوى الحراري للمتفاعلات.
المنطلقة.
الرابط مع الحياة تشعر بالاسترخاء عند وقوفك تحت الدش الدافئ؛ حيث يمتص
حرارة من الماء، في حين أنك تشعر بالارتعاش عندما تقفز في مسبح بارد؛ حيث
يفقد جسمك حرارة. بطريقة مشابهة تمتص أو تطلق بعض التفاعلات الكيميائية الحرارة.
في العمليات الكيميائية.

--- SECTION: Calorimetry ---
هل تساءلت يوماً كيف يعرف كيميائيو الغذاء القيمة الحرارية للأطعمة؟ لقد تم الحصول
على المعلومات المدونة على عبوات المنتجات الغذائية من تفاعلات احتراق أجريت في
المنطقة.
المسعر جهاز معزول حرارياً يستخدم لقياس كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة
في أثناء عملية كيميائية أو فيزيائية؛ إذ توضح كمية معلومة من الماء في حجرة معزولة لكي
تمتص الطاقة المنطلقة من التفاعل، أو لتزود الطاقة التي يمتصها التفاعل، ومن ثم يمكننا
قياس التغير في درجة حرارة كتلة الماء. ويبين الشكل 4-1 نوعاً من المساعر يسمى مسعر
الكتلة، ويستخدمه كيميائيو التغذية.

--- SECTION: تحديد الحرارة النوعية ---
يمكنك الحصول على نتائج مرضية لتجارب قياس الحرارة
باستخدام مسعر أبسط من مسعر التفجير، وهو الكأس المصنوعة من البوليسترين، هذه
المساعر مفتوحة على الجو، ولذلك فالتفاعلات التي تحدث فيها تكون تحت ضغط ثابت.
ويمكنك استخدامها لتحديد الحرارة النوعية لفلز ما.
افترض أنك وضعت g 125 من الماء في مسعر (كأس مصنوعة من البوليسترين)، وقست
درجة حرارته الأولية فوجدتها C 25.60 ، ثم سخنت عينة من فلز ما كتلتها g 50.0 إلى
درجة حرارة 115.0 ووضعتها في الماء داخل المسعر. سوف تنتقل الحرارة من الفلز
الساخن إلى الماء في المسعر، فترتفع درجة حرارة الماء. ويتوقف انتقال الحرارة فقط عندما
تتساوى درجة حرارة الماء مع درجة حرارة الفلز.

--- SECTION: مراجعة المفردات ---
الضغط، القوة الواقعة على
وحدة المساحة.

--- SECTION: مفردات جديدة ---
المسعر
الكيمياء الحرارية
النظام
المحيط
الكون
المحتوى الحراري
المحتوى الحراري للتفاعل (حرارة
التفاعل)

--- SECTION: الشكل 1-4 ---
وضعت عينة في حجرة فولاذية داخلية
تسمى القنبلة. مملوءة بالأكسجين المضغوط ضغطاً
عالياً. وحول القنبلة كمية معلومة من الماء تحرك
بمحرّاك قليل الاحتكاك للمحافظة على درجة
حرارة منتظمة. بدأ التفاعل بشارة، وسجلت درجة
الحرارة حتى وصلت إلى أقصاها.
استنتج لماذا يعد من المهم ألا ينتج المحراك
احتتكاكاً.
استنتج. لماذا يعد من المهم ألا ينتج المحراك احتكاكاً.

--- VISUAL CONTEXT ---
**DIAGRAM**: الشكل 1-4
Description: Diagram showing a bomb calorimeter with labels: مقياس حرارة (thermometer), ماء (water), مادة عازلة (insulating material), حجرة تفاعل محكمة الإغلاق تحتوي على المادة والأكسجين (reaction chamber sealed and containing material and oxygen), محراك (stirrer), طرفا الاشتعال (ignition terminals), مسعر التفجير (القنبلة) (bomb calorimeter).
Context: Illustrates the setup of a bomb calorimeter used for measuring heat changes in chemical reactions.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 1

سؤال استنتج: لماذا يعد من المهم ألا ينتج المحراك احتكاكاً؟

الإجابة: لأن الاحتكاك يحوّل جزءاً من الطاقة الميكانيكية إلى حرارة إضافية داخل المسعر، فتزداد درجة الحرارة دون أن تكون ناتجة عن التفاعل، مما يؤدي إلى خطأ في قياس كمية الحرارة.

خطوات الحل:

**الشرح:** لنفهم هذا السؤال، يجب أن نركز على وظيفة المسعر (Calorimeter) في التجارب الكيميائية. الفكرة هنا هي أن المسعر هو جهاز معزول يستخدم لقياس كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة في تفاعل كيميائي. الهدف من العزل هو التأكد من أن الحرارة المقاسة ناتجة فقط عن التفاعل الكيميائي نفسه، وليس عن أي عوامل خارجية. الآن، إذا كان هناك محراك (مثل قضيب للتحريك) داخل المسعر وأنتج احتكاكاً، فهذا الاحتكاك سوف يحول الطاقة الميكانيكية (من حركة التحريك) إلى طاقة حرارية. هذه الحرارة الإضافية ستتسرب إلى المحلول داخل المسعر، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته. وبالتالي، عند حساب كمية الحرارة الناتجة عن التفاعل، سنجد أن درجة الحرارة المقاسة أعلى من الحقيقية، لأنها تشمل حرارة من التفاعل وحرارة من الاحتكاك. هذا سيؤدي إلى خطأ في النتائج، حيث ستظهر كمية الحرارة أكبر مما هي عليه في الواقع، مما يفقد التجربة دقتها العلمية. إذن الإجابة هي: **لأن الاحتكاك يحول جزءاً من الطاقة الميكانيكية إلى حرارة إضافية داخل المسعر، فتزداد درجة الحرارة دون أن تكون ناتجة عن التفاعل، مما يؤدي إلى خطأ في قياس كمية الحرارة.**

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 4 بطاقة لهذه الصفحة

ما هو تعريف المسعر (Calorimeter)؟

أ) جهاز لقياس الضغط داخل التفاعلات الكيميائية.
ب) جهاز معزول حرارياً يستخدم لقياس كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة في أثناء عملية كيميائية أو فيزيائية.
ج) أداة لتحديد سرعة التفاعلات الكيميائية.
د) وعاء زجاجي يستخدم لخلط المواد الكيميائية فقط.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: جهاز معزول حرارياً يستخدم لقياس كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة في أثناء عملية كيميائية أو فيزيائية.

الشرح: 1. المسعر هو أداة مخبرية أساسية في الكيمياء الحرارية. 2. وظيفته الرئيسية هي قياس كمية الحرارة (الطاقة الحرارية) المصاحبة للتفاعلات. 3. يتميز بأنه معزول حرارياً لمنع تسرب الحرارة للخارج أو دخولها من الخارج. 4. يقيس الحرارة الممتصة (في التفاعلات الماصة للحرارة) أو المنطلقة (في التفاعلات الطاردة للحرارة).

تلميح: فكر في جهاز يستخدم في التجارب الكيميائية لقياس تغيرات الطاقة.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

في تجربة المسعر، لماذا يُعد من المهم ألا ينتج المحراك (الملقاط) احتكاكاً كبيراً؟

أ) لأن الاحتكاك قد يتسبب في كسر الجهاز الزجاجي للمسعر.
ب) لأن الاحتكاك يبطئ من سرعة التفاعل الكيميائي داخل المسعر.
ج) لأن الاحتكاك يحول جزءاً من الطاقة الميكانيكية إلى حرارة إضافية داخل المسعر، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة المقاسة دون أن تكون ناتجة عن التفاعل، فيسبب خطأ في حساب كمية الحرارة.
د) لأن صوت الاحتكاك يتعارض مع تسجيل قراءات مقياس الحرارة بدقة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لأن الاحتكاك يحول جزءاً من الطاقة الميكانيكية إلى حرارة إضافية داخل المسعر، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة المقاسة دون أن تكون ناتجة عن التفاعل، فيسبب خطأ في حساب كمية الحرارة.

الشرح: 1. الهدف من المسعر هو قياس الحرارة الناتجة عن التفاعل الكيميائي فقط. 2. أي حرارة إضافية من مصادر أخرى ستشوش القياس. 3. الاحتكاك بين أجزاء المحراك يولد حرارة بسبب تحويل الطاقة الميكانيكية إلى حرارية. 4. هذه الحرارة الإضافية ترفع درجة حرارة الوسط (الماء) داخل المسعر. 5. يؤدي ذلك إلى قراءة خاطئة تكون أعلى من الحرارة الحقيقية للتفاعل.

تلميح: فكر في مصدر الحرارة الإضافي غير المرغوب فيه داخل الجهاز المعزول.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

أي مما يلي يصف الوظيفة الأساسية للماء داخل المسعر؟

أ) يستخدم فقط لتخفيف تركيز المواد المتفاعلة.
ب) يمتص الطاقة المنطلقة من التفاعل، أو يزود الطاقة التي يمتصها التفاعل، مما يسمح بقياس التغير في درجة حرارته.
ج) يعمل كمادة متفاعلة أساسية في جميع تجارب المسعر.
د) يستخدم لغسل المسعر بعد انتهاء التجربة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يمتص الطاقة المنطلقة من التفاعل، أو يزود الطاقة التي يمتصها التفاعل، مما يسمح بقياس التغير في درجة حرارته.

الشرح: 1. يوضع كمية معلومة من الماء داخل المسعر المعزول. 2. في التفاعلات الطاردة للحرارة: يمتص الماء الحرارة المنطلقة من التفاعل، فترتفع درجة حرارته. 3. في التفاعلات الماصة للحرارة: يفقد الماء الحرارة التي يمتصها التفاعل، فتنخفض درجة حرارته. 4. من خلال قياس التغير في درجة حرارة كتلة الماء المعلومة، يمكن حساب كمية الحرارة المتبادلة باستخدام معادلات الحرارة النوعية.

تلميح: الماء داخل المسعر يعمل كوسيط لنقل وقياس الطاقة الحرارية.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما الفرق الرئيسي بين مسعر الكأس (البوليسترين) ومسعر التفجير (القنبلة) من حيث الظروف؟

أ) مسعر الكأس يستخدم للمواد الصلبة فقط، ومسعر التفجير للسوائل فقط.
ب) مسعر الكأس أكثر دقة من مسعر التفجير في جميع القياسات.
ج) مسعر الكأس مفتوح على الجو وتحدث التفاعلات فيه تحت ضغط ثابت، بينما مسعر التفجير مغلق وتحدث التفاعلات فيه تحت حجم ثابت.
د) مسعر الكأس يستخدم لقياس الحرارة النوعية فقط، ومسعر التفجير لقياس حرارة الاحتراق فقط.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: مسعر الكأس مفتوح على الجو وتحدث التفاعلات فيه تحت ضغط ثابت، بينما مسعر التفجير مغلق وتحدث التفاعلات فيه تحت حجم ثابت.

الشرح: 1. مسعر الكأس (البوليسترين): بسيط، مفتوح على الغلاف الجوي. 2. التفاعلات فيه تحدث تحت **ضغط ثابت** (يساوي الضغط الجوي). 3. مسعر التفجير (القنبلة): معقد، مغلق بإحكام (حجرة تفاعل محكمة). 4. التفاعلات فيه تحدث تحت **حجم ثابت**، وقد يكون الضغط داخله مرتفعاً (مليء بالأكسجين). 5. يحدد نوع المسعر نوع الحرارة المقاسة (التغير في المحتوى الحراري عند ضغط ثابت أو حجم ثابت).

تلميح: فكر في إمكانية تبادل المادة والطاقة مع المحيط، والضغط داخل الجهاز.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: صعب