الاتزان والقياس الحراري - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الاتزان والقياس الحراري

المفاهيم الأساسية

درجة الحرارة: تعتمد على متوسط الحركة الجزيئية (الطاقة الحركية) للجزيئات في الجسم فقط، ولا تعتمد على عدد الجزيئات.

الاتزان الحراري: الحالة التي يتساوى فيها معدل انتقال الطاقة بين جسمين، وعندها تتساوى درجة حرارتهما.

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 الحكية

#### 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

6-2 الاتزان والقياس الحراري

درجة الحرارة والحركة الجزيئية

#### درجة الحرارة تعتمد على متوسط الطاقة الحركية للجزيئات

#### لا تعتمد درجة الحرارة على عدد الجزيئات

مثال توضيحي

#### قالبان من الحديد بدرجة حرارة متساوية

#### متوسط الطاقة الحركية للجزيئات متساوي في القالبين

#### الطاقة الحركية الكلية للقالب الأكبر (الكتلة 2 كجم) = ضعف الطاقة الكلية للقالب الأصغر (الكتلة 1 كجم)

عملية قياس درجة الحرارة (مثال: مقياس الحرارة)

#### آلية انتقال الطاقة

##### جزيئات الجسم الساخن (أعلى طاقة) تصطدم بجزيئات المقياس البارد

##### تنتقل الطاقة من الجسم إلى المقياس عبر التوصيل الحراري

#### تحقيق الاتزان الحراري

##### عندما يسخن الزجاج، يبدأ بإرجاع الطاقة إلى الجسم

##### عند تساوي معدل انتقال الطاقة من الجسم إلى المقياس ومن المقياس إلى الجسم

##### تتساوى درجة الحرارة ويُقال إنهما في اتزان حراري

```

نقاط مهمة

• الطاقة الحركية الكلية لجسم ما = (متوسط الطاقة الحركية للجزيء) × (عدد الجزيئات).
• عند تساوي درجة الحرارة بين جسمين مختلفي الكتلة، يكون متوسط الطاقة الحركية لجزيئاتهما متساوياً، لكن الطاقة الحركية الكلية تختلف باختلاف عدد الجزيئات.
• التوصيل الحراري هو الآلية التي تنتقل بها الطاقة الحركية بين الجزيئات المتصادمة.

طاقة جزيئات الجسم البارد. ولفهم هذا الغرض أنك تعرف أطوال طلاب الصف الثاني المتوسط والصف الثالث الثانوي مثلاً، وأنك تستطيع حساب متوسط الطول لطلاب الصف الثالث الثانوي. وهذا المتوسط يميل إلى أن يكون أكبر من متوسط الطول لطلاب الصف الثاني المتوسط، على الرغم من أنه يمكن أن يكون بعض طلاب الصف الثاني المتوسط أطول من بعض طلاب الصف الثالث الثانوي.

دَرَجَةُ الحَرَارَةِ وَالحَرَكَةُ الجُزَيْئِيَّةُ: تعتمد درجة الحرارة على متوسط الحركة الجزيئية للجزيئات في الجسم فقط. فأما حركة الجزيئات، فإنها لا تعتمد على عدد الجزيئات في الجسم. ولقد فهمنا من ذلك افتراض وجوده في قوالب من الحديد، الأول: كتلته kg 1، والثاني: كتلته kg 2. فإذا كان للقالبين درجة حرارة نفسها، فإن متوسط الطاقة الحركية للجزيئات في القالب الثاني له ضعف كتلة القالب الأول، فإن متوسط الطاقة الحركية للجزيئات في القالب الثاني تساوي ضعف كمية الطاقة الحركية الكلية لجزيئات القالب الأول. وتقسم الطاقة الحركية الكلية على عدد الجزيئات في الجسم لحساب متوسط الطاقة الحركية في الجسم، في حين أن درجة الحرارة لا تعتمد على عدد الجزيئات في الجسم.

الاتزان والقياس الحراري

Equilibrium and Thermometry

كيف تقيس درجة حرارة جسمك؟ إذا أشبهت مثلاً في أنك مصاب بالحمى، فقد تضع مقياس حرارة في فمك وتنتظر دقيقتين إلى ثلاث دقائق قبل أن تنظر إلى قراءة درجة الحرارة على المقياس. إن النظرة المجهرية لعملية قياس درجة الحرارة تتضمن التصادمات، وانتقالات الطاقة بين مقياس الحرارة وجسمك. وإن كان جسمك ساخناً مقارنة بمقياس الحرارة، فإن الجزيئات في جسمك لها طاقة حرارية أكبر، وتتحرك بسرعة أكبر، وتتصادم مع جزيئات المقياس الزجاجي البارد جلدك، وتنتقل الطاقة من جزيئاتك إلى جزيئات المقياس. وعندما يلامس أنبوب المقياس الزجاجي البارد جلدك، فإن الجزيئات المتحركة بسرعة في جلدك تصطدم بالجزيئات المتحركة ببطء في الأنبوب الزجاجي، فتنتقل الطاقة عندئذٍ من جلدك إلى الزجاج عن طريق عملية التوصيل الحراري، والتي تعني انتقال الطاقة الحركية للجزيئات المكونة لمقياس الحرارة، وفي الوقت نفسه تتناقص الطاقة الحركية للجزيئات في الجلد.

الزجاج المزيد من الطاقة فإنها تبدأ في إرجاع بعض هذه الطاقة إلى جزيئات جسمك. ويصبح معدل انتقال الطاقة من الزجاج إلى الجسم مساوياً لمعدل انتقال الطاقة من الجسم إلى الزجاج عند اللحظة التي تتساوى فيها درجة حرارة الجسم ومقياس الحرارة. ويقال عندئذٍ: إن الجسم ومقياس الحرارة وصلا إلى الاتزان الحراري.

وزارة التعليم 167 2025 - 1447

طاقة جزيئات الجسم البارد. ولفهم هذا الغرض أنك تعرف أطوال طلاب الصف الثاني المتوسط والصف الثالث الثانوي مثلاً، وأنك تستطيع حساب متوسط الطول لطلاب الصف الثالث الثانوي. وهذا المتوسط يميل إلى أن يكون أكبر من متوسط الطول لطلاب الصف الثاني المتوسط، على الرغم من أنه يمكن أن يكون بعض طلاب الصف الثاني المتوسط أطول من بعض طلاب الصف الثالث الثانوي. دَرَجَةُ الحَرَارَةِ وَالحَرَكَةُ الجُزَيْئِيَّةُ: تعتمد درجة الحرارة على متوسط الحركة الجزيئية للجزيئات في الجسم فقط. فأما حركة الجزيئات، فإنها لا تعتمد على عدد الجزيئات في الجسم. ولقد فهمنا من ذلك افتراض وجوده في قوالب من الحديد، الأول: كتلته kg 1، والثاني: كتلته kg 2. فإذا كان للقالبين درجة حرارة نفسها، فإن متوسط الطاقة الحركية للجزيئات في القالب الثاني له ضعف كتلة القالب الأول، فإن متوسط الطاقة الحركية للجزيئات في القالب الثاني تساوي ضعف كمية الطاقة الحركية الكلية لجزيئات القالب الأول. وتقسم الطاقة الحركية الكلية على عدد الجزيئات في الجسم لحساب متوسط الطاقة الحركية في الجسم، في حين أن درجة الحرارة لا تعتمد على عدد الجزيئات في الجسم. --- SECTION: الاتزان والقياس الحراري --- الاتزان والقياس الحراري --- SECTION: Equilibrium and Thermometry --- Equilibrium and Thermometry كيف تقيس درجة حرارة جسمك؟ إذا أشبهت مثلاً في أنك مصاب بالحمى، فقد تضع مقياس حرارة في فمك وتنتظر دقيقتين إلى ثلاث دقائق قبل أن تنظر إلى قراءة درجة الحرارة على المقياس. إن النظرة المجهرية لعملية قياس درجة الحرارة تتضمن التصادمات، وانتقالات الطاقة بين مقياس الحرارة وجسمك. وإن كان جسمك ساخناً مقارنة بمقياس الحرارة، فإن الجزيئات في جسمك لها طاقة حرارية أكبر، وتتحرك بسرعة أكبر، وتتصادم مع جزيئات المقياس الزجاجي البارد جلدك، وتنتقل الطاقة من جزيئاتك إلى جزيئات المقياس. وعندما يلامس أنبوب المقياس الزجاجي البارد جلدك، فإن الجزيئات المتحركة بسرعة في جلدك تصطدم بالجزيئات المتحركة ببطء في الأنبوب الزجاجي، فتنتقل الطاقة عندئذٍ من جلدك إلى الزجاج عن طريق عملية التوصيل الحراري، والتي تعني انتقال الطاقة الحركية للجزيئات المكونة لمقياس الحرارة، وفي الوقت نفسه تتناقص الطاقة الحركية للجزيئات في الجلد. الزجاج المزيد من الطاقة فإنها تبدأ في إرجاع بعض هذه الطاقة إلى جزيئات جسمك. ويصبح معدل انتقال الطاقة من الزجاج إلى الجسم مساوياً لمعدل انتقال الطاقة من الجسم إلى الزجاج عند اللحظة التي تتساوى فيها درجة حرارة الجسم ومقياس الحرارة. ويقال عندئذٍ: إن الجسم ومقياس الحرارة وصلا إلى الاتزان الحراري. وزارة التعليم 167 2025 - 1447