مسائل تدريبية - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

مسائل تدريبية

6. يستخدم خزان من غاز الهيليوم ضغطه 15.5 × 10^6 Pa، ودرجة حرارته 293K. لنفخ بالون على صورة دمية، فإذا كان حجم الخزان 0.020 m^3 في حجم البالون إذا امتلأ عند 1.00 ضغط جوي، ودرجة حرارة 323 K؟

7. ما مقدار الكتلة المولية لغاز الهيليوم إذا علمت أن الكتلة المولية لغاز الهيليوم 4.00 g/mol؟

8. يحتوي خزان على 200.0 L من غاز الهيدروجين درجة حرارته 0.0 °C ومحفوظ عند ضغط مقداره 156 kPa، فإذا ارتفعت درجة الحرارة إلى 95 °C، وانخفض الحجم ليصبح 175 L، فما الضغط الجديد للغاز؟

9. إن معدل الكتلة المولية لمكونات الهواء (ذرات الأكسجين الثنائية وذرات غاز النيتروجين الثنائية بشكل رئيس) 29 g/mol تقريبًا. ما حجم 1.0 kg من الهواء عند ضغط يساوي الضغط الجوي ودرجة حرارة تساوي 20.0 °C؟

التمدد الحراري Thermal Expansion

لعلك اكتشفت بعد تطبيق القانون العام للغازات أن الغازات تتمدد كلما ارتفعت درجة حرارتها. فعندما تسخن المادة في حالاتها الصلبة والسائلة والغازية تصبح أقل كثافة، وتتمدد لتملأ حيزًا أكبر. وتسمى هذه الخاصية التمدد الحراري، ولها عدة تطبيقات مهمة، منها دوران الهواء في الغرفة.

عندما يسخن الهواء الملامس لأرضية الغرفة فإن قوة الجاذبية تسحب الهواء البارد الأكثر كثافة والملامس لسقف الغرفة إلى أسفل، فيدفع بدوره الهواء الأكثر سخونة إلى أعلى. ويسمى دوران الهواء في الغرفة تيار الحمل. انظر الشكل 5-1 الذي يوضح تيارات الحمل في الغرفة. وتستطيع أن تشاهد أيضًا تيارات الحمل في وعاء ماء ساخن، دون درجة الغليان؛ فعندما يسخن الوعاء من القاع فإن الماء الأبرد ذا الكثافة الكبرى يهبط إلى أسفل، حيث يسخن، ثم يدفع إلى أعلى عن طريق تدفق الماء الأبرد من أعلى.

يحدث التمدد الحراري في معظم السوائل، وليس هناك نموذج مثالي ينطبق عليها جميعًا، ولكن من المفيد أن تفكر في السائل كما لو كان مسحوقًا ناعمًا لمادة صلبة، حيث تتحرك المجموعات المكونة من جسيمين أو ثلاثة جسيمات أو أكثر من ذلك معًا كما لو كانت قطعًا صغيرة جدًا من المواد الصلبة. وعندما يسخن السائل، وتتمدد هذه المجموعات بفعل الحركة الجزيئية، تمامًا كما تدفع الجسيمات في المواد الصلبة فيبتعد بعضها عن بعض في أجزاء متفرقة، كما تتزايد الفراغات بين المجموعات، ويتمدد السائل كله.

وعندما تتغير درجة الحرارة بصورة متساوية تتمدد السوائل بصورة أكبر كثيرًا من المواد الصلبة، ولكن ليس بالقدر الذي تتمدد به الغازات.

الشكل 5-1 تيارات الحمل الحراري أداة للتدفئة، إذ يرتفع الهواء الدافئ الأقل كثافة إلى أعلى ثم يبرد، وينخفض الهواء البارد الأعلى كثافة.

وزارة التعليم 19 2025 - 1447

--- SECTION: مسائل تدريبية --- مسائل تدريبية --- SECTION: 6 --- 6. يستخدم خزان من غاز الهيليوم ضغطه 15.5 × 10^6 Pa، ودرجة حرارته 293K. لنفخ بالون على صورة دمية، فإذا كان حجم الخزان 0.020 m^3 في حجم البالون إذا امتلأ عند 1.00 ضغط جوي، ودرجة حرارة 323 K؟ --- SECTION: 7 --- 7. ما مقدار الكتلة المولية لغاز الهيليوم إذا علمت أن الكتلة المولية لغاز الهيليوم 4.00 g/mol؟ --- SECTION: 8 --- 8. يحتوي خزان على 200.0 L من غاز الهيدروجين درجة حرارته 0.0 °C ومحفوظ عند ضغط مقداره 156 kPa، فإذا ارتفعت درجة الحرارة إلى 95 °C، وانخفض الحجم ليصبح 175 L، فما الضغط الجديد للغاز؟ --- SECTION: 9 --- 9. إن معدل الكتلة المولية لمكونات الهواء (ذرات الأكسجين الثنائية وذرات غاز النيتروجين الثنائية بشكل رئيس) 29 g/mol تقريبًا. ما حجم 1.0 kg من الهواء عند ضغط يساوي الضغط الجوي ودرجة حرارة تساوي 20.0 °C؟ --- SECTION: التمدد الحراري Thermal Expansion --- التمدد الحراري Thermal Expansion لعلك اكتشفت بعد تطبيق القانون العام للغازات أن الغازات تتمدد كلما ارتفعت درجة حرارتها. فعندما تسخن المادة في حالاتها الصلبة والسائلة والغازية تصبح أقل كثافة، وتتمدد لتملأ حيزًا أكبر. وتسمى هذه الخاصية التمدد الحراري، ولها عدة تطبيقات مهمة، منها دوران الهواء في الغرفة. عندما يسخن الهواء الملامس لأرضية الغرفة فإن قوة الجاذبية تسحب الهواء البارد الأكثر كثافة والملامس لسقف الغرفة إلى أسفل، فيدفع بدوره الهواء الأكثر سخونة إلى أعلى. ويسمى دوران الهواء في الغرفة تيار الحمل. انظر الشكل 5-1 الذي يوضح تيارات الحمل في الغرفة. وتستطيع أن تشاهد أيضًا تيارات الحمل في وعاء ماء ساخن، دون درجة الغليان؛ فعندما يسخن الوعاء من القاع فإن الماء الأبرد ذا الكثافة الكبرى يهبط إلى أسفل، حيث يسخن، ثم يدفع إلى أعلى عن طريق تدفق الماء الأبرد من أعلى. يحدث التمدد الحراري في معظم السوائل، وليس هناك نموذج مثالي ينطبق عليها جميعًا، ولكن من المفيد أن تفكر في السائل كما لو كان مسحوقًا ناعمًا لمادة صلبة، حيث تتحرك المجموعات المكونة من جسيمين أو ثلاثة جسيمات أو أكثر من ذلك معًا كما لو كانت قطعًا صغيرة جدًا من المواد الصلبة. وعندما يسخن السائل، وتتمدد هذه المجموعات بفعل الحركة الجزيئية، تمامًا كما تدفع الجسيمات في المواد الصلبة فيبتعد بعضها عن بعض في أجزاء متفرقة، كما تتزايد الفراغات بين المجموعات، ويتمدد السائل كله. وعندما تتغير درجة الحرارة بصورة متساوية تتمدد السوائل بصورة أكبر كثيرًا من المواد الصلبة، ولكن ليس بالقدر الذي تتمدد به الغازات. --- SECTION: الشكل 5-1 تيارات الحمل الحراري --- الشكل 5-1 تيارات الحمل الحراري أداة للتدفئة، إذ يرتفع الهواء الدافئ الأقل كثافة إلى أعلى ثم يبرد، وينخفض الهواء البارد الأعلى كثافة. وزارة التعليم 19 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: تيارات الحمل الحراري Description: A cross-section diagram of a room with a radiator on the left wall. Red arrows indicate warm air rising from the radiator, moving across the ceiling, then cooling and descending as blue arrows on the right side of the room, moving across the floor back towards the radiator, forming a convection current loop. The radiator is depicted as a heating element with red lines indicating heat. Table Structure: Headers: N/A Rows: X-axis: N/A Y-axis: N/A Data: Illustrates the principle of convection where warm, less dense air rises and cooler, denser air sinks, creating a continuous circulation pattern within the room. Context: This diagram visually explains the concept of convection currents, specifically how air circulates in a room heated by a radiator, as described in the accompanying text about thermal expansion and density changes.