استعمال الحرارة النوعية - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 12: 12. عينة من فلز كتلتها 90.0 g امتصت 25.6 J من الحرارة عندما ازدادت درجة حرارتها 1.18°C. ما الحرارة النوعية للفلز؟

الإجابة: $c = \frac{25.6}{(90.0)(1.18)} =$ $0.241 J/(g \cdot ^\circ C)$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة العينة: m = 90.0 g - كمية الحرارة الممتصة: q = 25.6 J - التغير في درجة الحرارة: ΔT = 1.18°C
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون الحرارة النوعية: $$q = m \times c \times \Delta T$$ حيث c هي الحرارة النوعية المطلوبة. نعيد ترتيب القانون لإيجاد c: $$c = \frac{q}{m \times \Delta T}$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض بالقيم المعطاة: $$c = \frac{25.6}{(90.0) \times (1.18)}$$ $$c = \frac{25.6}{106.2}$$ $$c \approx 0.241$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن الحرارة النوعية للفلز = **0.241 J/(g·°C)**

سؤال 13: 13. ارتفعت درجة حرارة عينة من الماء من 20.0°C إلى 46.6°C عند امتصاصها 5650 J من الحرارة. ما كتلة العينة؟

الإجابة: $\Delta T = 26.6^\circ C, m = 50.8 g$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - درجة الحرارة الابتدائية: T_i = 20.0°C - درجة الحرارة النهائية: T_f = 46.6°C - كمية الحرارة الممتصة: q = 5650 J - الحرارة النوعية للماء (قيمة معروفة): c = 4.184 J/(g·°C)
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون الحرارة: $$q = m \times c \times \Delta T$$ حيث m هي الكتلة المطلوبة، و ΔT = T_f - T_i. نعيد ترتيب القانون لإيجاد m: $$m = \frac{q}{c \times \Delta T}$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** أولاً، نحسب التغير في درجة الحرارة: $$\Delta T = 46.6 - 20.0 = 26.6°C$$ ثانياً، نعوض بالقيم في القانون: $$m = \frac{5650}{(4.184) \times (26.6)}$$ $$m = \frac{5650}{111.2944}$$ $$m \approx 50.8$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن كتلة العينة = **50.8 g**

سؤال 14: 14. ما كمية الحرارة التي تكتسبها صخرة من الجرانيت كتلتها $2.00 \times 10^3 g$ إذا ارتفعت درجة حرارتها من $10.0^\circ C$ إلى $29.0^\circ C$، إذا علمت أن الحرارة النوعية للجرانيت $(0.803 J/(g \cdot ^\circ C)$؟

الإجابة: $\Delta T = 19.0^\circ C, q = 3.05 \times 10^4 J$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الصخرة: m = 2.00 × 10³ g = 2000 g - درجة الحرارة الابتدائية: T_i = 10.0°C - درجة الحرارة النهائية: T_f = 29.0°C - الحرارة النوعية للجرانيت: c = 0.803 J/(g·°C)
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون الحرارة: $$q = m \times c \times \Delta T$$ حيث q هي كمية الحرارة المطلوبة، و ΔT = T_f - T_i.
3. **الخطوة 3 (الحل):** أولاً، نحسب التغير في درجة الحرارة: $$\Delta T = 29.0 - 10.0 = 19.0°C$$ ثانياً، نعوض بالقيم في القانون: $$q = (2000) \times (0.803) \times (19.0)$$ $$q = 2000 \times 15.257$$ $$q = 30514 J$$ $$q \approx 3.05 \times 10^4 J$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن كمية الحرارة المكتسبة = **3.05 × 10⁴ J**

سؤال 15: 15. تحفيز إذا فقدت 335 g من الماء، عند درجة حرارة 65.5°C كمية حرارة مقدارها 9750 J، فما درجة الحرارة النهائية للماء؟

الإجابة: $q = -9750 J, T_f = 58.5^\circ C$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الماء: m = 335 g - درجة الحرارة الابتدائية: T_i = 65.5°C - كمية الحرارة المفقودة: q = -9750 J (الإشارة السالبة تدل على فقدان الحرارة) - الحرارة النوعية للماء: c = 4.184 J/(g·°C)
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون الحرارة: $$q = m \times c \times \Delta T$$ حيث ΔT = T_f - T_i، و T_f هي درجة الحرارة النهائية المطلوبة. نعيد ترتيب القانون: $$\Delta T = \frac{q}{m \times c}$$ ثم نجد T_f: $$T_f = T_i + \Delta T$$
3. **الخطوة 3 (الحل):** أولاً، نحسب ΔT: $$\Delta T = \frac{-9750}{(335) \times (4.184)}$$ $$\Delta T = \frac{-9750}{1401.64}$$ $$\Delta T \approx -6.96°C$$ ثانياً، نحسب T_f: $$T_f = 65.5 + (-6.96)$$ $$T_f \approx 58.5°C$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن درجة الحرارة النهائية للماء = **58.5°C**

ما القانون المستخدم لحساب كمية الحرارة (q) المكتسبة أو المفقودة لمادة ما؟

• أ) q = c / (m × 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 هو: q = m × c × ΔT. 2. حيث q: كمية الحرارة (جول)، m: الكتلة (جرام)، c: الحرارة النوعية (J/g·°C)، ΔT: التغير في درجة الحرارة (°C). 3. إذا كانت q موجبة، المادة تكتسب حرارة. إذا كانت سالبة، المادة تفقد حرارة.

تلميح: يربط هذا القانون بين كمية الحرارة وخصائص المادة وتغير درجة حرارتها.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

إذا علمت أن الحرارة النوعية للماء 4.184 J/(g·°C)، فما القانون المستخدم لحساب كتلته (m) عند معرفة كمية الحرارة (q) والتغير في درجة حرارته (ΔT)؟

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

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: m = q / (c × ΔT)

الشرح: 1. القانون الأساسي: q = m × c × ΔT. 2. لإيجاد الكتلة (m)، نعيد ترتيب القانون: m = q / (c × ΔT). 3. حيث c للماء قيمة ثابتة معروفة (4.184 J/(g·°C)).

تلميح: يتم إعادة ترتيب قانون الحرارة الأساسي لإيجاد الكتلة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

ما القانون المستخدم لحساب الحرارة النوعية (c) لمادة ما عند معرفة كمية الحرارة (q) والكتلة (m) والتغير في درجة الحرارة (ΔT)؟

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

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: c = q / (m × ΔT)

الشرح: 1. القانون الأساسي: q = m × c × ΔT. 2. لإيجاد الحرارة النوعية (c)، نعيد ترتيب القانون: c = q / (m × ΔT). 3. حيث q: كمية الحرارة (جول)، m: الكتلة (جرام)، ΔT: التغير في درجة الحرارة (°C).

تلميح: يتم إعادة ترتيب قانون الحرارة الأساسي لإيجاد الحرارة النوعية.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

أي مما يلي يصف بشكل صحيح الإشارة السالبة لكمية الحرارة (q) في حسابات الكيمياء الحرارية؟

• أ) تدل على انخفاض درجة حرارة الوسط المحيط فقط.
• ب) تدل على أن النظام يفقد حرارة للوسط المحيط.
• ج) تدل على خطأ في القياسات يجب تصحيحه.
• د) تدل على أن الحرارة النوعية للمادة سالبة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تدل على أن النظام يفقد حرارة للوسط المحيط.

الشرح: 1. في الكيمياء الحرارية، q تمثل حرارة التفاعل. 2. إذا كانت q موجبة (+): النظام يكتسب حرارة من المحيط (عملية ماصة للحرارة). 3. إذا كانت q سالبة (-): النظام يفقد حرارة للمحيط (عملية طاردة للحرارة).

تلميح: فكر في اتجاه تدفق الطاقة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما تعريف الكيمياء الحرارية (Thermochemistry)؟

• أ) هي دراسة سرعة التفاعلات الكيميائية فقط.
• ب) هي فرع الكيمياء الذي يدرس تغيرات الحرارة التي ترافق التفاعلات الكيميائية وتغيرات الحالة الفيزيائية.
• ج) هي دراسة تركيب وخصائص العناصر الفلزية.
• د) هي فرع الكيمياء الذي يهتم بتصنيف المواد حسب حالتها الفيزيائية.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: هي فرع الكيمياء الذي يدرس تغيرات الحرارة التي ترافق التفاعلات الكيميائية وتغيرات الحالة الفيزيائية.

الشرح: 1. الكيمياء الحرارية تدرس تبادل الطاقة (على شكل حرارة) في العمليات الكيميائية والفيزيائية. 2. أمثلة: حرارة الاحتراق، حرارة الذوبان، حرارة التفاعل. 3. هدفها فهم وقياس وتحويل الطاقة في الأنظمة الكيميائية.

تلميح: يركز هذا الفرع على دراسة الطاقة المصاحبة للتغيرات الكيميائية والفيزيائية.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل