صفحة 191 - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: 1. احسب التغير في درجة حرارة الهواء لتحديد ما إذا كانت درجة حرارة الهواء متغيرا خارجيا.

الإجابة: لا يتغير، لأن درجة حرارة الهواء متغيرا خارجيا.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** السؤال هنا يطلب منا تحديد ما إذا كانت درجة حرارة الهواء تعتبر متغيراً خارجياً أم لا، وذلك بناءً على ما إذا كانت تتغير أم لا. المتغير الخارجي هو عامل لا يتغير خلال التجربة. إذا كانت درجة حرارة الهواء لا تتغير، فهي تعتبر متغيراً خارجياً. إذن الإجابة هي: **لا يتغير، لأن درجة حرارة الهواء متغيرا خارجيا.**

سؤال 3: 3. احسب ما التغير في درجة حرارة الماء في حالة التسخين ؟

الإجابة: ΔT

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** السؤال يطلب منا حساب التغير في درجة حرارة الماء عند التسخين. التغير في درجة الحرارة يُرمز له بالرمز ΔT.
2. **الخطوة 2 (القانون):** التغير في درجة الحرارة هو الفرق بين درجة الحرارة النهائية ودرجة الحرارة الابتدائية. $$ΔT = T_{final} - T_{initial}$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، التغير في درجة حرارة الماء عند التسخين هو **ΔT**.

سؤال 4: 4. احسب ما الانخفاض في درجة حرارة الماء بعد إبعاد مصدر الحرارة؟

الإجابة: ΔT

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** السؤال يطلب منا حساب الانخفاض في درجة حرارة الماء بعد إبعاد مصدر الحرارة. الانخفاض في درجة الحرارة هو أيضاً تغير في درجة الحرارة، ولكنه في اتجاه النقصان.
2. **الخطوة 2 (القانون):** يُرمز للتغير في درجة الحرارة بالرمز ΔT. في حالة الانخفاض، تكون درجة الحرارة النهائية أقل من الابتدائية. $$ΔT = T_{final} - T_{initial}$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، الانخفاض في درجة حرارة الماء هو **ΔT**.

سؤال 5: 5. احسب متوسط ميل المنحنى البياني لارتفاع درجة الحرارة من خلال قسمة التغير في درجة الحرارة على زمن تسخين الماء.

الإجابة: m = ΔT/Δt

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** المطلوب هو حساب متوسط ميل المنحنى البياني لارتفاع درجة الحرارة. المعطيات هي التغير في درجة الحرارة (ΔT) وزمن التسخين (Δt).
2. **الخطوة 2 (القانون):** ميل المنحنى البياني يُحسب بقسمة التغير في المحور الرأسي (درجة الحرارة) على التغير في المحور الأفقي (الزمن). $$m = \frac{\Delta T}{\Delta t}$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، متوسط ميل المنحنى البياني لارتفاع درجة الحرارة هو **m = ΔT/Δt**.

سؤال 6: 6. احسب متوسط ميل المنحنى البياني لانخفاض درجة الحرارة من خلال قسمة التغير في درجة الحرارة على الزمن من لحظة إبعاد مصدر الحرارة.

الإجابة: m_cool = ΔT/Δt

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** المطلوب هو حساب متوسط ميل المنحنى البياني لانخفاض درجة الحرارة. المعطيات هي التغير في درجة الحرارة (ΔT) والزمن (Δt) من لحظة إبعاد مصدر الحرارة.
2. **الخطوة 2 (القانون):** ميل المنحنى البياني يُحسب بقسمة التغير في درجة الحرارة على الزمن. $$m_{cool} = \frac{\Delta T}{\Delta t}$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، متوسط ميل المنحنى البياني لانخفاض درجة الحرارة هو **m_cool = ΔT/Δt**.

سؤال س:1: 1. لخص ما التغير الذي طرأ على درجة حرارة الماء عند وضع مصدر الحرارة؟

الإجابة: س:1: ترتفع درجة حرارة الماء.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** السؤال هنا يطلب منا تحديد ما إذا كانت درجة حرارة الهواء تعتبر متغيراً خارجياً أم لا، وذلك بناءً على ما إذا كانت تتغير أم لا. المتغير الخارجي هو عامل لا يتغير خلال التجربة. إذا كانت درجة حرارة الهواء لا تتغير، فهي تعتبر متغيراً خارجياً. إذن الإجابة هي: **لا يتغير، لأن درجة حرارة الهواء متغيرا خارجيا.**

سؤال س:2: 2. لخص ما التغير الذي طرأ على درجة حرارة الماء بعد إبعاد مصدر الحرارة مباشرة ؟

الإجابة: س:2: تنخفض درجة حرارة الماء.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** بعد إبعاد مصدر الحرارة، يبدأ الماء في فقدان الطاقة الحرارية التي اكتسبها. هذه الطاقة المفقودة تنتقل إلى الوسط المحيط (الهواء). فقدان الطاقة الحرارية يؤدي إلى انخفاض في درجة حرارة الماء. إذن، التغير الذي طرأ على درجة حرارة الماء بعد إبعاد مصدر الحرارة مباشرة هو: **تنخفض درجة حرارة الماء.**

سؤال س:3: 3. ما الذي يحدث لدرجة حرارة الماء بعد الدقائق العشر الآتية؟ وهل تستمر في الانخفاض إلى الأبد؟

الإجابة: س:3: تنخفض درجة حرارة الماء حتى تتساوى مع درجة حرارة الغرفة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** السؤال يطلب منا حساب التغير في درجة حرارة الماء عند التسخين. التغير في درجة الحرارة يُرمز له بالرمز ΔT.
2. **الخطوة 2 (القانون):** التغير في درجة الحرارة هو الفرق بين درجة الحرارة النهائية ودرجة الحرارة الابتدائية. $$ΔT = T_{final} - T_{initial}$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، التغير في درجة حرارة الماء عند التسخين هو **ΔT**.

سؤال س:4: 4. أيهما بدا أسرع : تسخين الماء أم تبريده؟ ولماذا تعتقد ذلك؟ تلميح: تفحص قيم الميل التي حسبتها.

الإجابة: س:4: التسخين أسرع لأن ميل منحنى التسخين أكبر من ميل منحنى التبريد.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** السؤال يطلب منا حساب الانخفاض في درجة حرارة الماء بعد إبعاد مصدر الحرارة. الانخفاض في درجة الحرارة هو أيضاً تغير في درجة الحرارة، ولكنه في اتجاه النقصان.
2. **الخطوة 2 (القانون):** يُرمز للتغير في درجة الحرارة بالرمز ΔT. في حالة الانخفاض، تكون درجة الحرارة النهائية أقل من الابتدائية. $$ΔT = T_{final} - T_{initial}$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، الانخفاض في درجة حرارة الماء هو **ΔT**.

سؤال س:5: 5. كون فرضية أين ذهبت الطاقة الحرارية للماء عندما بدأ الماء يبرد؟ ادعم فرضيتك.

الإجابة: س:5: انتقلت الطاقة بالتوصل والحمل والإشعاع إلى الهواء المحيط.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** المطلوب هو حساب متوسط ميل المنحنى البياني لارتفاع درجة الحرارة. المعطيات هي التغير في درجة الحرارة (ΔT) وزمن التسخين (Δt).
2. **الخطوة 2 (القانون):** ميل المنحنى البياني يُحسب بقسمة التغير في المحور الرأسي (درجة الحرارة) على التغير في المحور الأفقي (الزمن). $$m = \frac{\Delta T}{\Delta t}$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، متوسط ميل المنحنى البياني لارتفاع درجة الحرارة هو **m = ΔT/Δt**.

سؤال س:1: 1. هل يؤدي وضع مقياس الحرارة في أعلى الماء داخل الدورق إلى إعطاء قراءة مختلفة عما إذا وضع في قاع الدورق ؟ فسر ذلك.

الإجابة: س:1: تختلف. القاع أدفأ وتيارات الحمل تنقل الحرارة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** السؤال هنا يطلب منا تحديد ما إذا كانت درجة حرارة الهواء تعتبر متغيراً خارجياً أم لا، وذلك بناءً على ما إذا كانت تتغير أم لا. المتغير الخارجي هو عامل لا يتغير خلال التجربة. إذا كانت درجة حرارة الهواء لا تتغير، فهي تعتبر متغيراً خارجياً. إذن الإجابة هي: **لا يتغير، لأن درجة حرارة الهواء متغيرا خارجيا.**

سؤال س:2: 2. كوّن فرضية لاستنتاج التغيرات في درجة الحرارة إذا كان لديك الكميات الآتية من الماء في الدورق: 50ml ، 250 ml.

الإجابة: س:2: 50mL أسرع (كتلة أقل)، 250mL أبطأ.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** بعد إبعاد مصدر الحرارة، يبدأ الماء في فقدان الطاقة الحرارية التي اكتسبها. هذه الطاقة المفقودة تنتقل إلى الوسط المحيط (الهواء). فقدان الطاقة الحرارية يؤدي إلى انخفاض في درجة حرارة الماء. إذن، التغير الذي طرأ على درجة حرارة الماء بعد إبعاد مصدر الحرارة مباشرة هو: **تنخفض درجة حرارة الماء.**

سؤال س:3: 3. افترض أنك عزلت الدورق المستخدم، فكيف تتأثر قابلية الدورق للتسخين أو التبريد ؟

الإجابة: س:3: العزل يقلل التبادل: تسخين أسرع وتبريد أبطأ.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** السؤال يطلب منا حساب التغير في درجة حرارة الماء عند التسخين. التغير في درجة الحرارة يُرمز له بالرمز ΔT.
2. **الخطوة 2 (القانون):** التغير في درجة الحرارة هو الفرق بين درجة الحرارة النهائية ودرجة الحرارة الابتدائية. $$ΔT = T_{final} - T_{initial}$$
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، التغير في درجة حرارة الماء عند التسخين هو **ΔT**.

سؤال س:1: 1. افترض أنك استخدمت زيتا نباتيا بدلاً من الماء في الدورق. كوّن فرضية حول تغيرات درجة الحرارة إذا اتبعت الخطوات نفسها ونفذت التجربة.

الإجابة: س:1: ترتفع وتنخفض (ميل مختلف).

خطوات الحل:

1. **الشرح:** السؤال هنا يطلب منا تحديد ما إذا كانت درجة حرارة الهواء تعتبر متغيراً خارجياً أم لا، وذلك بناءً على ما إذا كانت تتغير أم لا. المتغير الخارجي هو عامل لا يتغير خلال التجربة. إذا كانت درجة حرارة الهواء لا تتغير، فهي تعتبر متغيراً خارجياً. إذن الإجابة هي: **لا يتغير، لأن درجة حرارة الهواء متغيرا خارجيا.**

سؤال س:2: 2. إذا أخذت كمية حساء عند درجة حرارة الغرفة، وسخنتها في فرن ميكروويف مدة 3 دقائق، فهل يعود الحساء إلى درجة حرارة الغرفة في 3 دقائق ؟ فسر ذلك.

الإجابة: س:2: لا. معدل التبريد أبطأ من معدل التسخين.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** بعد إبعاد مصدر الحرارة، يبدأ الماء في فقدان الطاقة الحرارية التي اكتسبها. هذه الطاقة المفقودة تنتقل إلى الوسط المحيط (الهواء). فقدان الطاقة الحرارية يؤدي إلى انخفاض في درجة حرارة الماء. إذن، التغير الذي طرأ على درجة حرارة الماء بعد إبعاد مصدر الحرارة مباشرة هو: **تنخفض درجة حرارة الماء.**

في تجربة مراقبة تغير درجة حرارة الماء، ما العامل الذي يُعد متغيراً خارجياً؟

• أ) كتلة الماء
• ب) درجة حرارة الماء الابتدائية
• ج) درجة حرارة الهواء المحيط
• د) الزمن المستغرق للتسخين

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: درجة حرارة الهواء المحيط

الشرح: درجة حرارة الهواء المحيط تُعتبر متغيراً خارجياً لأنها لا تتغير بشكل كبير خلال فترة التجربة القصيرة مقارنة بدرجة حرارة الماء، وتؤثر على تبادل الحرارة مع الماء.

تلميح: المتغير الخارجي هو عامل لا يتغير خلال التجربة ويؤثر على النظام.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

عندما يبدأ الماء الساخن في التبريد بعد إبعاد مصدر الحرارة، ما هي الطرق الأساسية التي تنتقل بها الطاقة الحرارية من الماء؟

• أ) بالتبخير فقط من سطح الماء.
• ب) بالتوصل والحمل والإشعاع إلى الهواء المحيط.
• ج) بالتفاعل الكيميائي مع مواد الدورق.
• د) تبقى الطاقة الحرارية داخل الماء دون انتقال.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: بالتوصل والحمل والإشعاع إلى الهواء المحيط.

الشرح: تنتقل الطاقة الحرارية من الماء الساخن إلى الهواء المحيط عن طريق ثلاثة آليات رئيسية: التوصيل (مباشرة عبر جزيئات الماء والهواء)، والحمل (حركة تيارات الهواء البارد الساخن)، والإشعاع (إطلاق موجات كهرومغناطيسية).

تلميح: فكر في آليات انتقال الحرارة المعروفة في السوائل والغازات.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما التأثير المتوقع لعزل الدورق المستخدم في تجربة تسخين وتبريد الماء على قابلية التسخين والتبريد؟

• أ) العزل يزيد من سرعة التسخين والتبريد.
• ب) العزل لا يؤثر على سرعة التسخين أو التبريد.
• ج) العزل يقلل التبادل الحراري، مما يجعل التسخين أسرع والتبريد أبطأ.
• د) العزل يزيد من سرعة التبريد ويقلل من سرعة التسخين.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: العزل يقلل التبادل الحراري، مما يجعل التسخين أسرع والتبريد أبطأ.

الشرح: العزل الحراري يقلل من فقدان الحرارة إلى الوسط المحيط أثناء التسخين، مما يجعل الماء يسخن أسرع. كما يقلل من اكتساب الحرارة من الوسط المحيط أثناء التبريد، مما يبطئ عملية التبريد ويحافظ على الحرارة لفترة أطول.

تلميح: فكر في وظيفة العازل الحراري.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

في تجربة تسخين وتبريد الماء، ما تعريف المتغير الخارجي؟

• أ) عامل يتغير بشكل كبير أثناء التجربة ويؤثر على النتائج.
• ب) النتيجة التي نقيسها مباشرة في التجربة.
• ج) عامل لا يتغير خلال التجربة، مثل درجة حرارة الهواء المحيط.
• د) المادة التي نجري عليها التجربة، مثل الماء.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: عامل لا يتغير خلال التجربة، مثل درجة حرارة الهواء المحيط.

الشرح: 1. المتغير الخارجي هو عامل يؤثر على التجربة لكنه لا يتغير أثناء إجرائها. 2. في تجربة تسخين الماء، درجة حرارة الغرفة (الهواء) تعتبر متغيراً خارجياً. 3. إذا لم تتغير درجة حرارة الهواء خلال التجربة، فهذا يؤكد أنها متغير خارجي.

تلميح: فكر في العوامل التي تظل ثابتة أثناء إجراء التجربة.

التصنيف: تعريف | المستوى: سهل

ما القانون المستخدم لحساب متوسط ميل المنحنى البياني لارتفاع درجة الحرارة؟

• أ) m = Δt / ΔT
• ب) m = T₂ - T₁
• ج) m = ΔT × Δt
• د) m = ΔT / Δt

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: m = ΔT / Δt

الشرح: 1. ميل المنحنى البياني يمثل معدل التغير. 2. في منحنى درجة الحرارة مقابل الزمن، المحور الرأسي هو درجة الحرارة (ΔT) والمحور الأفقي هو الزمن (Δt). 3. متوسط الميل يُحسب بقسمة التغير في درجة الحرارة على التغير في الزمن. 4. الصيغة الرياضية هي: m = ΔT / Δt

تلميح: الميل هو نسبة التغير في المحور الرأسي إلى التغير في المحور الأفقي.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

عند إبعاد مصدر الحرارة عن الماء المسخن، ما الذي يحدث لدرجة حرارته على المدى الطويل؟

• أ) تستمر في الانخفاض إلى ما لا نهاية حتى تصل إلى الصفر المطلق.
• ب) ترتفع مرة أخرى بسبب الطاقة المختزنة في الماء.
• ج) تنخفض درجة حرارة الماء حتى تتساوى مع درجة حرارة الغرفة ثم تتوقف عن الانخفاض.
• د) تظل ثابتة عند درجة الحرارة التي وصلت إليها عند إبعاد المصدر.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تنخفض درجة حرارة الماء حتى تتساوى مع درجة حرارة الغرفة ثم تتوقف عن الانخفاض.

الشرح: 1. بعد إبعاد المصدر، يفقد الماء الطاقة الحرارية للوسط المحيط. 2. درجة الحرارة تنخفض مع الوقت. 3. يستمر الانخفاض حتى تصل درجة حرارة الماء إلى درجة حرارة الوسط المحيط (الغرفة). 4. عند الوصول إلى الاتزان الحراري، تتساوى درجات الحرارة ويتوقف التبادل الحراري الصافي.

تلميح: فكر في مفهوم الاتزان الحراري.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

بناءً على قيم ميل منحني التسخين والتبريد، أيهما يكون عادةً أسرع ولماذا؟

• أ) التبريد أسرع لأن الماء يفقد الحرارة بسرعة في الهواء.
• ب) معدلهما متساوٍ لأن التغير في درجة الحرارة متساوٍ.
• ج) التسخين أسرع لأن ميل منحنى التسخين (القيمة المطلقة) أكبر من ميل منحنى التبريد.
• د) لا يمكن المقارنة لأن الوحدات مختلفة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: التسخين أسرع لأن ميل منحنى التسخين (القيمة المطلقة) أكبر من ميل منحنى التبريد.

الشرح: 1. ميل المنحنى (m = ΔT/Δt) يمثل سرعة تغير درجة الحرارة. 2. إذا كان |ميل التسخين| > |ميل التبريد|، فهذا يعني أن معدل ارتفاع الحرارة أسرع من معدل انخفاضها. 3. في التجارب العملية، غالباً ما يكون التسخين (بمصدر طاقة مركز) أسرع من التبريد الطبيعي (بالنقل الحراري للهواء).

تلميح: الميل الأكبر يعني معدل تغير أسرع.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب

عند عزل الدورق المستخدم في تجربة التسخين، كيف تتأثر قابلية الماء للتسخين والتبريد؟

• أ) التسخين يصبح أبطأ والتبريد يصبح أسرع.
• ب) لا يتأثر أي من التسخين أو التبريد.
• ج) التسخين يصبح أسرع والتبريد يصبح أبطأ بسبب تقليل تبادل الحرارة مع الوسط المحيط.
• د) كلا العمليتين تتسارع بسبب احتباس الطاقة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: التسخين يصبح أسرع والتبريد يصبح أبطأ بسبب تقليل تبادل الحرارة مع الوسط المحيط.

الشرح: 1. العزل الحراري يقلل من معدل انتقال الحرارة بين الماء والوسط المحيط. 2. أثناء التسخين: تقل فقدان الحرارة للخارج، فتتركز الطاقة في رفع حرارة الماء، مما يجعله يسخن أسرع. 3. أثناء التبريد: تقل سرعة فقدان الحرارة للوسط المحيط، فيبرد الماء ببطء أكبر. 4. النتيجة: تسخين أسرع، تبريد أبطأ.

تلميح: العزل يقلل من فقدان أو اكتساب الحرارة للوسط الخارجي.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما الصيغة الرياضية المستخدمة لحساب متوسط ميل المنحنى البياني للعلاقة بين درجة الحرارة (T) والزمن (t) أثناء تجربة تسخين أو تبريد الماء؟

• أ) m = ΔT × Δt
• ب) m = ΔT / Δt
• ج) m = Δt / ΔT
• د) m = ΔT + Δt

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: m = ΔT / Δt

الشرح: 1. الميل (Slope) في الرسم البياني يُحسب بقسمة التغير في قيم المحور الرأسي على التغير في قيم المحور الأفقي. 2. في هذه التجربة، تمثل درجة الحرارة (T) المحور الرأسي، والزمن (t) المحور الأفقي. 3. التغير في درجة الحرارة يُرمز له بـ ΔT، والتغير في الزمن يُرمز له بـ Δt. 4. الصيغة الناتجة هي (m = ΔT / Δt)، وهي تعبر فيزيائياً عن معدل تغير درجة الحرارة بالنسبة للزمن.

تلميح: تذكر أن الميل يمثل نسبة التغير في الكمية الموجودة على المحور الرأسي إلى التغير في الكمية على المحور الأفقي.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط