صفحة 166 - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة

المفاهيم الأساسية

الطاقة الحرارية: الطاقة الكلية للجزيئات (مجموع طاقات الحركة والوضع لجميع الجزيئات).

متوسط الطاقة للجزيء: يرتبط بدرجة حرارة الغاز.

خريطة المفاهيم

```markmap

الفصل: الطاقة الحرارية

ما ستتعلمه

العلاقة بين الحرارة وطاقة الوضع والحركة للذرات والجزيئات

التمييز بين الحرارة والشغل

حساب كمية الحرارة المنتقلة والطاقة الحرارية الممتصة

الأهمية

حيوية للحياة والتفاعلات الكيميائية والمحركات

تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء

#### طريقة المرايا المركزة

##### تركيز ضوء الشمس لتسخين مجمع

##### استخدام الطاقة الحرارية لإدارة توربينات المولد

#### خطة الطاقة 2030 (رؤية 2030)

##### أكبر مشروع للطاقة الشمسية

##### استخدام الخلايا الشمسية لتحويل الطاقة

##### مصدر نظيف ومتجدد لا يؤثر على البيئة

الربط مع رؤية 2030

هدف: زيادة مساهمة مصادر الطاقة المتجددة في مزيج الطاقة

يساهم في: اقتصاد مزدهر

سؤال للتفكير

ما أشكال الطاقة التي يتخذها ضوء الشمس أثناء تحويله إلى شغل مفيد عبر المحرك؟

6-1 درجة الحرارة والطاقة الحرارية

الأهداف

#### تصف الطاقة الحرارية وتقارنها بطاقة الوضع والطاقة الحركية

#### تميز بين درجة الحرارة والطاقة الحرارية

#### تتعرف الحرارة النوعية

#### تحسب الحرارة المنقولة

المفردات

#### الطاقة الحرارية

#### التوصيل الحراري

#### الاقتران الحراري

#### الحرارة

#### الحمل الحراري

#### الإشعاع الحراري

#### الحرارة النوعية

تجربة استهلالية

#### سؤال: ما الذي يحدث لدرجة حرارة الماء عند حمله؟

#### خطوات التجربة

##### إعداد دورق به 150 مل من الماء

##### قياس درجة الحرارة الابتدائية

##### حمل الدورق باليدين لمدة دقيقتين

##### قياس درجة الحرارة النهائية

#### تحليل التجربة

##### حساب التغير في درجة الحرارة

##### التفكير في تأثير كمية الماء

#### التفكير الناقد

##### تفسير سبب تغير درجة الحرارة

الطاقة الحرارية في المواد

في الغازات (مثال: بالون الهيليوم)

#### سبب التمدد

##### تصادم الذرات مع الجدار بشكل متكرر

##### زيادة سرعة الذرات (بسبب الشمس) تزيد معدل وقوة التصادمات

#### سبب الانكماش

##### انخفاض درجة الحرارة يبطئ حركة الذرات

##### تقل قوة التصادمات

في المواد الصلبة

#### الذرات لها طاقة حركية وطاقة وضع

#### لا تتحرك بحرية، بل تهتز في مكانها

#### الطاقة الحرارية الكلية = (متوسط طاقة الحركة + متوسط طاقة الوضع لكل ذرة) × عدد الذرات (N)

العلاقة بين الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة

الجسم الساخن

#### له طاقة حرارية كلية أكبر من الجسم البارد المشابه

#### متوسط طاقة جزيئاته أكبر

ملاحظة

#### ليس لكل الجزيئات نفس الطاقة، بل هناك مدى واسع من القيم

```

نقاط مهمة

• الطاقة الحرارية هي مجموع الطاقات (الحركية والوضع) لجميع جزيئات المادة.
• درجة الحرارة مرتبطة بمتوسط طاقة الجزيء، وليس بطاقة جزيء واحد.
• تمدد بالون الهيليوم بالحرارة وانكماشه بالبرودة دليل عملي على العلاقة بين حركة الجزيئات (وبالتالي متوسط طاقتها) ودرجة الحرارة.
• في المواد الصلبة، تهتز الذرات في أماكنها، ولها طاقة حركية وطاقة وضع ناتجة عن "ارتباطها النابضي" بجيرانها.

درست سابقًا كيف تتصادم الأجسام وتتبادل طاقاتها الحركية. فعلى سبيل المثال، الجزيئات الموجودة في غاز ما لها طاقات حركية خطية ودورانية. وقد يكون للجزيئات طاقة وضع خلال اهتزازها وترابطها ، فتصطدم مثلاً جزيئات الغاز بعضها ببعض ومع جدران الوعاء الذي يحويها؛ إذ تنتقل الطاقة فيما بينها خلال هذه العملية. وتتحرك عدة جزيئات بحرية في الغاز، مؤدية إلى عدة تصادمات؛ لذا يكون من المناسب مناقشة الطاقة الكلية للجزيئات ومتوسط الطاقة لكل جزيء. وتسمى الطاقة الكلية للجزيئات بالطاقة الحرارية. ويرتبط متوسط الطاقة لكل جزيء بدرجة حرارة الغاز. --- SECTION: الشكل 1-6 --- تصطدم ذرات الهيليوم في البالون بالجدار المطاطي، وتسبب تمدد البالون. الأجسام الساخنة ما الذي يجعل الجسم ساخنا ؟ عندما تملأ بالونا بغاز الهيليوم يتمدد مطاط البالون بفعل تصادم ذرات الغاز بجدار البالون بشكل متكرر؛ إذ تصطدم كل ذرة من بلايين ذرات غاز الهيليوم التي في البالون بجداره المطاطي، ثم ترتد إلى الخلف لتصطدم بالطرف الآخر من البالون، كما هو موضح في الشكل 1-6، وقد تلاحظ أن البالون يصبح أكبر قليلا إذا عرضته لأشعة الشمس؛ لأن طاقة أشعة الشمس تجعل ذرات الغاز تتحرك أسرع؛ لذا تصطدم بالجدار بمعدل أكبر. ويؤدي كل تصادم ذري إلى إحداث قوة أكبر على جدار البالون؛ ولذا يتمدّد المطاط، مما يؤدي إلى تمدد البالون كليا. أما إذا بردت البالون فستلاحظ أنه ينكمش قليلاً؛ لأن خفض درجة الحرارة يبطئ من حركة ذرات الهيليوم. وهكذا فإن تصادماتها لا تنقل زخما يكفي لجعل البالون يتمدد بصورة كافية. وعلى الرغم من أن البالون يحتوي عدد الذرات نفسه، إلا أنه ينكمش. المواد الصلبة لذرات المواد الصلبة طاقة حركية أيضًا، ولكنها لا تتمكن من الحركة بحرية مثل ذرات الغاز. والطريقة الوحيدة لتصور التركيب الجزيئي للمادة الصلبة، تكون برسم عدد من الذرات المرتبطة معا بنوابض تسمح لها بالحركة في صورة ارتدادات مختلفة الشدة إلى الأمام، وإلى الخلف. ويكون لكل ذرة بعض الطاقة الحركية، وطاقة الوضع من خلال النوابض المرتبطة معها. فإذا وجدت مادة صلبة تحتوي العدد N من الذرات، فإن الطاقة الحرارية الكلية في المادة الصلبة تساوي متوسط طاقتي الحركة، والوضع لكل ذرة، مضروبا في العدد N. للجسم الساخن طاقة حرارية أكبر من الجسم البارد المشابه له، كما هو موضح في الشكل 2-6 ، مما يعني أن الجزيئات في الجسم الساخن لها طاقة حرارية أكبر من الجزيئات في الجسم البارد. وهذا لا يعني أن جميع الجزيئات داخل الجسم لها كمية الطاقة نفسها، إنما لها مدى واسع من قيم الطاقة ، والجزيئات الجسم الساخنة متوسط طاقة أكبر من متوسط --- SECTION: الشكل 2-6 --- طاقة الحركة والوضع الجزيئات الجسم الساخن أكبر منها لجزيئات الجسم البارد. --- VISUAL CONTEXT --- **IMAGE**: Untitled Description: A green balloon with red arrows inside, representing helium atoms colliding with the balloon's inner surface.