صفحة 47 - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 7: 7. وضعت كمية من الماء درجة حرارته $25.60^\circ C$ في مسعر، ثم سخنت قطعة من الحديد كتلتها 50.0 حتى أصبحت درجة حرارتها $115.0^\circ C$، ووضعت في الماء الموجود بالمسعر، وبعد التبادل الحراري بين الماء وقطعة الحديد أصبحت درجة الحرارة النهائية لمحتويات المسعر $29.30^\circ C$ ، وكانت كمية الحرارة التي امتصها الماء 1940 J. ما كتلة الماء ؟ a. 50.0 g b. 125 g c. 358.96 g d. 143.56 g

الإجابة: س 7: نستخدم: $q = mc\Delta T$ $\Delta T = 3.70^\circ C$ $m = \frac{1940}{4.184 \times 3.70} \approx$ 125 g

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كمية الحرارة التي امتصها الماء: q = 1940 J - درجة حرارة الماء الابتدائية: T_i = 25.60°C - درجة حرارة الماء النهائية: T_f = 29.30°C - الحرارة النوعية للماء: c = 4.184 J/g·°C (قيمة ثابتة معروفة)
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون كمية الحرارة: $$q = m \times c \times \Delta T$$ حيث: q = كمية الحرارة m = الكتلة (المطلوبة) c = الحرارة النوعية ΔT = التغير في درجة الحرارة
3. **الخطوة 3 (حساب ΔT):** نحسب التغير في درجة حرارة الماء: $$\Delta T = T_f - T_i = 29.30 - 25.60 = 3.70^\circ C$$
4. **الخطوة 4 (إيجاد الكتلة):** نعيد ترتيب القانون لإيجاد الكتلة: $$m = \frac{q}{c \times \Delta T}$$ بالتعويض: $$m = \frac{1940}{4.184 \times 3.70}$$ $$m = \frac{1940}{15.4808} \approx 125.3$$ إذن كتلة الماء ≈ **125 g**

سؤال 8: 8. اكتب إشارة $\Delta H$ لكل من تغيرات الحالة الفيزيائية الآتية: a. $C_2H_5OH(s) \rightarrow C_2H_5OH(l)$ b. $H_2O(g) \rightarrow H_2O(l)$ c. $CH_3OH(l) \rightarrow CH_3OH(g)$ d. $NH_3(l) \rightarrow NH_3(s)$

الإجابة: $\Delta H (a$ موجب $\Delta H (b$ سالب $\Delta H (c$ موجب $\Delta H (d$ سالب

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن ΔH (التغير في المحتوى الحراري) يكون: - موجباً (+) عندما يمتص النظام حرارة من المحيط (عملية ماصة للحرارة) - سالباً (-) عندما يطلق النظام حرارة إلى المحيط (عملية طاردة للحرارة)
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** لنطبق هذا المبدأ على كل تغيير: أ) تحول الإيثانول من صلب إلى سائل (C₂H₅OH(s) → C₂H₅OH(l)): هذه عملية انصهار، وهي تحتاج إلى امتصاص حرارة، لذلك ΔH موجب (+) ب) تحول الماء من غاز إلى سائل (H₂O(g) → H₂O(l)): هذه عملية تكثيف، وهي تطلق حرارة، لذلك ΔH سالب (-) ج) تحول الميثانول من سائل إلى غاز (CH₃OH(l) → CH₃OH(g)): هذه عملية تبخر، وهي تحتاج إلى امتصاص حرارة، لذلك ΔH موجب (+) د) تحول الأمونيا من سائل إلى صلب (NH₃(l) → NH₃(s)): هذه عملية تجمد، وهي تطلق حرارة، لذلك ΔH سالب (-)
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن: أ) ΔH موجب ب) ΔH سالب ج) ΔH موجب د) ΔH سالب

سؤال 9: 9. زوّدت عينة من الماء بالحرارة بصورة ثابتة لإنتاج منحنى التسخين في الشكل أدناه. حدّد ماذا يحدث في المقاطع 1، 2، 3، 4 الموضحة على المنحنى ؟

الإجابة: س 9: 1) تسخين الجليد 2) انصهار الجليد 3) تسخين الماء 4) غليان الماء

خطوات الحل:

1. **الشرح:** منحنى التسخين يوضح تغير درجة الحرارة مع الزمن عند تزويد الماء بالحرارة بمعدل ثابت. في المقاطع المختلفة: **المقطع 1:** هنا ترتفع درجة الحرارة مع الزمن، وهذا يعني أن الجليد (الماء في الحالة الصلبة) يسخن وترتفع درجة حرارته. **المقطع 2:** هنا تبقى درجة الحرارة ثابتة مع استمرار تزويد الحرارة. هذه المرحلة تمثل عملية الانصهار، حيث تتحول الحرارة المزودة إلى طاقة تستخدم لكسر الروابط بين جزيئات الجليد وتحويله إلى ماء سائل، دون رفع درجة الحرارة. **المقطع 3:** هنا ترتفع درجة الحرارة مرة أخرى مع الزمن، وهذا يعني أن الماء السائل يسخن وترتفع درجة حرارته. **المقطع 4:** هنا تبقى درجة الحرارة ثابتة مرة أخرى مع استمرار تزويد الحرارة. هذه المرحلة تمثل عملية الغليان (التبخر)، حيث تتحول الحرارة المزودة إلى طاقة تستخدم لكسر الروابط بين جزيئات الماء السائل وتحويله إلى بخار، دون رفع درجة الحرارة.

سؤال 10: 10. يرش الماء على البرتقال في ليلة باردة. إذا كان متوسط ما يتجمد من الماء على كل برتقالة 11.8 g فما كمية الحرارة المنطلقة ؟

الإجابة: س 10: $q = m\Delta H_{fus}$ $q = 11.8 \times 334 \approx 3941\text{ J}$ الحرارة المنطلقة $\approx 3.94\text{ kJ}$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا: - كتلة الماء التي تتجمد على كل برتقالة: m = 11.8 g - حرارة الانصهار (أو التجمد) للماء: ΔH_fus = 334 J/g (قيمة ثابتة معروفة، وللتجمد تكون سالبة لكن مقدارها 334 J/g)
2. **الخطوة 2 (القانون):** عندما يتجمد الماء، يطلق حرارة. نستخدم القانون: $$q = m \times \Delta H_{fus}$$ حيث q هي كمية الحرارة المنطلقة.
3. **الخطوة 3 (الحل):** بالتعويض: $$q = 11.8 \times 334$$ $$q = 3941.2 \text{ J}$$ لتحويلها إلى كيلوجول: $$q \approx 3.94 \text{ kJ}$$ إذن كمية الحرارة المنطلقة ≈ **3.94 kJ**

سؤال 11: 11. اشرح كيف يساعد التعرق على تبريد جسمك ؟

الإجابة: س 11: تبخر العرق يمتص حرارة من الجلد، مما يقلل طاقته الحرارية ويبرد الجسم.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** عندما ترتفع درجة حرارة الجسم، تفرز الغدد العرقية العرق على سطح الجلد. عملية التبخر تحتاج إلى طاقة حرارية. عندما يتبخر العرق (يتحول من سائل إلى بخار)، فإنه يمتص هذه الطاقة الحرارية من الجلد المحيط به. هذا الامتصاص للحرارة يقلل من الطاقة الحرارية للجلد، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارته. وبما أن الجلد هو الجزء الخارجي من الجسم، فإن تبريده يساعد في تبريد الدم الذي يمر بالقرب من سطح الجلد، وبالتالي يساهم في تبريد الجسم كله. لذلك، التعرق هو آلية طبيعية لتنظيم حرارة الجسم.

أي مما يلي يصف بشكل صحيح آلية تبريد الجسم عن طريق التعرق؟

• أ) يغطي العرق الجلد بعازل يمنع دخول الحرارة.
• ب) يمتص تبخر العرق الحرارة من سطح الجلد، مما يقلل من طاقته الحرارية.
• ج) يحتوي العرق على مواد كيميائية تقلل من درجة حرارة الجسم مباشرة.
• د) يسبب العرق انقباض الأوعية الدموية مما يقلل من تدفق الدم الحار.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يمتص تبخر العرق الحرارة من سطح الجلد، مما يقلل من طاقته الحرارية.

الشرح: ١. يفرز الجسم العرق على سطح الجلد. ٢. عملية تبخر العرق (التحول من سائل إلى بخار) هي عملية ماصة للحرارة. ٣. تمتص هذه العملية الطاقة الحرارية (الحرارة) من الجلد المحيط. ٤. يؤدي فقدان الحرارة هذا إلى تبريد سطح الجلد، وبالتالي تبريد الجسم.

تلميح: التركيز على تحول حالة العرق وامتصاص الطاقة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

كيف يساعد التعرق على تبريد جسمك؟

• أ) يغطي العرق الجلد بعازل حراري.
• ب) يمتص تبخر العرق حرارة من الجلد، مما يقلل من طاقته الحرارية ويبرد الجسم.
• ج) يحتوي العرق على مواد كيميائية مبردة.
• د) يؤدي التعرق إلى انقباض الأوعية الدموية تحت الجلد.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يمتص تبخر العرق حرارة من الجلد، مما يقلل من طاقته الحرارية ويبرد الجسم.

الشرح: 1. يفرز الجسم العرق على سطح الجلد عند ارتفاع حرارته. 2. عملية تبخر العرق (تحوله من سائل إلى بخار) هي عملية ماصة للحرارة. 3. تمتص هذه العملية الطاقة الحرارية من الجلد المحيط. 4. يؤدي فقدان الحرارة هذا إلى انخفاض درجة حرارة الجلد، مما يساهم في تبريد الجسم ككل.

تلميح: فكر في الطاقة المطلوبة لتغيير حالة المادة من سائل إلى غاز (التبخر).

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما القانون المستخدم لحساب كتلة الماء إذا علمت كمية الحرارة التي امتصها (q)، وتغير درجة حرارته (ΔT)، وحرارته النوعية (c)؟

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

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: m = q / (c × ΔT)

الشرح: ١. القانون الأساسي: q = m × c × ΔT ٢. لإيجاد الكتلة (m)، نعيد ترتيب القانون: m = q / (c × ΔT) ٣. حيث q كمية الحرارة، c الحرارة النوعية، ΔT التغير في درجة الحرارة.

تلميح: هذا القانون مشتق من قانون كمية الحرارة الأساسي.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

ما القانون المستخدم لحساب كمية الحرارة المنطلقة عند تجمد كتلة معينة من الماء؟

• أ) q = m / ΔH_fus
• ب) q = ΔH_fus / m
• ج) q = m × ΔH_fus
• د) q = m + ΔH_fus

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: q = m × ΔH_fus

الشرح: ١. عند تجمد الماء، يطلق حرارة انصهار (أو تجمد). ٢. كمية الحرارة المنطلقة (q) تتناسب طردياً مع الكتلة المتجمدة (m). ٣. ثابت التناسب هو حرارة الانصهار/التجمد (ΔH_fus) للماء. ٤. القانون: q = m × ΔH_fus

تلميح: يربط القانون بين كمية الحرارة والكتلة وثابت خاص بالمادة.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: سهل

اكتب إشارة ΔH (التغير في المحتوى الحراري) لكل من تغيرات الحالة الفيزيائية الآتية: أ) C₂H₅OH(s) → C₂H₅OH(l) ب) H₂O(g) → H₂O(l) ج) CH₃OH(l) → CH₃OH(g) د) NH₃(l) → NH₃(s)

• أ) أ) سالب، ب) سالب، ج) موجب، د) موجب
• ب) أ) موجب، ب) سالب، ج) موجب، د) سالب
• ج) أ) سالب، ب) موجب، ج) سالب، د) موجب
• د) أ) موجب، ب) موجب، ج) سالب، د) سالب

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: أ) موجب، ب) سالب، ج) موجب، د) سالب

الشرح: 1. ΔH موجب (+) عندما يمتص النظام حرارة (عملية ماصة للحرارة). 2. ΔH سالب (-) عندما يطلق النظام حرارة (عملية طاردة للحرارة). 3. التطبيق: أ) انصهار (صلب → سائل): يمتص حرارة → ΔH موجب. ب) تكثيف (غاز → سائل): يطلق حرارة → ΔH سالب. ج) تبخر (سائل → غاز): يمتص حرارة → ΔH موجب. د) تجمد (سائل → صلب): يطلق حرارة → ΔH سالب.

تلميح: تذكر: ΔH موجب للعمليات الماصة للحرارة (تحتاج طاقة)، وسالب للعمليات الطاردة للحرارة (تطلق طاقة).

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

عند تسخين عينة من الماء بثبات، أي من المقاطع التالية في منحنى التسخين يمثل تسخين الماء السائل فقط (بدون تغير في الحالة)؟

• أ) المقطع الذي تبقى فيه درجة الحرارة ثابتة رغم إضافة الحرارة.
• ب) المقطع الذي تتحول فيه المادة من سائل إلى غاز.
• ج) المقطع الذي ترتفع فيه درجة الحرارة مع إضافة الحرارة، بينما تبقى المادة في حالة سائلة.
• د) المقطع الذي تتحول فيه المادة من صلب إلى سائل.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: المقطع الذي ترتفع فيه درجة الحرارة مع إضافة الحرارة، بينما تبقى المادة في حالة سائلة.

الشرح: ١. في منحنى تسخين الماء، توجد مقاطع لمراحل التسخين ومقاطع لتغيرات الحالة. ٢. أثناء تغير الحالة (مثل الانصهار أو الغليان)، تبقى درجة الحرارة ثابتة حتى يكتمل التحول. ٣. أثناء تسخين مادة في حالة واحدة (صلب، سائل، غاز)، ترتفع درجة الحرارة مع إضافة الحرارة. ٤. إذن، المقطع الذي ترتفع فيه درجة الحرارة مع ثبات الحالة الفيزيائية (سائل) يمثل تسخين الماء السائل.

تلميح: خلال تغير الحالة، تبقى درجة الحرارة ثابتة رغم إضافة الحرارة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط