مراجعة 1-1: تطبيقات على الضغط والغازات - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المنهج السعودي - وزارة التعليم

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 12 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: مراجعة

مستوى الصعوبة: متوسط

📝 ملخص الصفحة

تتضمن هذه الصفحة مراجعة شاملة لمفاهيم فيزيائية وكيميائية تتعلق بالضغط والغازات، مع ستة أسئلة تطبيقية تغطي مواضيع متنوعة. تبدأ بمقارنة الضغط والقوة الكلية للهواء على صندوقين بأبعاد مختلفة، ثم تنتقل إلى حساب حجم غاز الهيليوم في منطاد الطقس عند تغير الارتفاع والضغط، مع افتراض ثبات درجة الحرارة.

تشمل الأسئلة أيضاً انضغاط الغاز في محرك احتراق داخلي وحساب درجة الحرارة النهائية، وتغير كثافة الماء مع التسخين من 0°C إلى 4°C و8°C، وحساب حجم مول واحد من الغاز في الظروف المعيارية. كما تتناول حساب عدد مولات وكتلة الهواء في ثلاجة، وأخيراً مقارنة عدد الجزيئات في عينات متساوية الحجم من الهيليوم وثاني أكسيد الكربون تحت نفس الظروف.

تهدف هذه المراجعة إلى تعزيز فهم الطلاب للتطبيقات العملية للقوانين الفيزيائية والكيميائية المتعلقة بالغازات والضغط، مع التركيز على حل المشكلات والتفكير الناقد.

📄 النص الكامل للصفحة

1-1 مراجعة

--- SECTION: 10. الضغط والقوة ---
10. الضغط والقوة افترض أن لديك صندوقين، أبعاد الأول 20 cm × 20 cm × 20 cm، وأبعاد الثاني 20 cm × 20 cm × 40 cm. قارن بين:
أ. ضغط الهواء في المحيط الخارجي لكل من الصندوقين.
ب. مقداري القوة الكلية للهواء المؤثرة في كل من الصندوقين.

--- SECTION: 11. علم الأرصاد الجوية ---
11. علم الأرصاد الجوية يتكون منطاد الطقس الذي يستخدمه الراصد الجوي من كيس مرن يسمح للغاز في داخله بالتمدد بحرية. إذا كان المنطاد يحتوي على 25.0 m³ من غاز الهيليوم وأطلق من منطقة عند مستوى سطح البحر، فما حجم الغاز عندما يصل المنطاد ارتفاع 2100 m، حيث الضغط عند ذلك الارتفاع 0.82 × 10⁵ Pa؟ افترض أن درجة الحرارة ثابتة لا تتغير.

--- SECTION: 12. انضغاط الغاز ---
12. انضغاط الغاز تحصر آلة احتراق داخلي في محرك كمية من الهواء حجمها 0.0021 m³ عند ضغط يعادل الضغط الجوي ودرجة حرارة 303 K، ثم تضغط الهواء بسرعة ليصل إلى ضغط مقداره 20.1 × 10⁵ Pa وحجم 0.0003 m³. ما درجة الحرارة النهائية للهواء المضغوط؟

--- SECTION: 13. الكثافة ودرجة الحرارة ---
13. الكثافة ودرجة الحرارة إذا كانت درجة الحرارة الابتدائية للماء 0 °C، فكيف تتغير كثافة الماء إذا سخن إلى 4 °C، وإلى 8 °C؟

--- SECTION: 14. الكتلة المولية المعيارية ---
14. الكتلة المولية المعيارية ما حجم 1.00 mol من الغاز عند ضغط يعادل الضغط الجوي ودرجة حرارة تساوي 273 K؟

--- SECTION: 15. الهواء في الثلاجة ---
15. الهواء في الثلاجة ما عدد مولات الهواء الموجودة في ثلاجة سعتها 0.635 m³ عند 2.00 °C؟ وما مقدار كتلة الهواء في ثلاجة إذا كان متوسط الكتلة المولية للهواء 29 g/mol؟

--- SECTION: 16. التفكير الناقد ---
16. التفكير الناقد الجزيئات المكونة لغاز الهيليوم صغيرة جداً مقارنة بالجزيئات المكونة لغاز ثاني أكسيد الكربون. ماذا يمكن أن تستنتج حول عدد الجزيئات في عينة من غاز ثاني أكسيد الكربون حجمها 2.0 L مقارنة بعدد الجزيئات في عينة من غاز الهيليوم حجمها 2.0 L إذا تساوت العينتان في درجة الحرارة والضغط؟

وزارة 21 عليم
Ministry of Education
2025 - 1447

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 7 بطاقة لهذه الصفحة

ما حجم 1.00 mol من الغاز المثالي عند الظروف المعيارية للضغط ودرجة الحرارة (STP: 273 K, 1 atm)?

الإجابة: حجم 1.00 mol من أي غاز مثالي عند الظروف المعيارية (STP) يساوي 22.4 L.

الشرح: يُعرف الحجم المولي للغازات المثالية عند الظروف المعيارية (0 °C = 273 K و 1 atm = 1.013×10⁵ Pa) بأنه 22.4 لتر لكل مول. هذه قيمة تجريبية معروفة.

تلميح: هذا ثابت فيزيائي مهم. تذكر الحجم المولي للغازات.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل

إذا كان لديك صندوقان، أبعاد الأول 20 cm × 20 cm × 20 cm، وأبعاد الثاني 20 cm × 20 cm × 40 cm، فكيف يقارن ضغط الهواء في المحيط الخارجي على كل منهما؟

الإجابة: ضغط الهواء في المحيط الخارجي على كل من الصندوقين متساوٍ، لأن الضغط يعتمد على العمق في المائع (الهواء) وليس على حجم أو شكل الجسم.

الشرح: الضغط الجوي عند نقطة معينة يعتمد على ارتفاع تلك النقطة عن سطح الأرض (العمق في الغلاف الجوي). بما أن كلا الصندوقين موجودان في نفس الموقع (نفس الارتفاع)، فإن الضغط الخارجي عليهما متساوٍ.

تلميح: تذكر أن الضغط في المائع يعتمد على عامل رئيسي واحد مرتبط بالارتفاع أو العمق.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

إذا كان منطاد طقس يحتوي على 25.0 m³ من غاز الهيليوم عند مستوى سطح البحر، فما حجم الغاز عندما يصل إلى ارتفاع 2100 m حيث الضغط 0.82 × 10⁵ Pa؟ (افترض ثبات درجة الحرارة).

الإجابة: لحساب الحجم النهائي، نستخدم قانون بويل (P₁V₁ = P₂V₂). الضغط الجوي القياسي عند سطح البحر ≈ 1.013 × 10⁵ Pa. إذن: V₂ = (P₁V₁) / P₂ = (1.013×10⁵ Pa × 25.0 m³) / (0.82×10⁵ Pa) ≈ 30.9 m³.

الشرح: بما أن درجة الحرارة ثابتة، تنطبق علاقة التناسب العكسي بين الضغط والحجم (قانون بويل). يؤدي انخفاض الضغط مع الارتفاع إلى زيادة حجم الغاز داخل الكيس المرن للمنطاد.

تلميح: تذكر قانون الغاز المثالي عند ثبوت درجة الحرارة. ما العلاقة بين الضغط والحجم؟

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

تحصر آلة احتراق داخلي هواءً حجمه 0.0021 m³ عند ضغط جوي (1.013×10⁵ Pa) ودرجة حرارة 303 K، ثم تضغطه بسرعة إلى حجم 0.0003 m³ وضغط 20.1 × 10⁵ Pa. ما درجة الحرارة النهائية للهواء المضغوط؟

الإجابة: باستخدام القانون العام للغازات (P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂): T₂ = (P₂V₂T₁) / (P₁V₁) = (20.1×10⁵ Pa × 0.0003 m³ × 303 K) / (1.013×10⁵ Pa × 0.0021 m³) ≈ 860 K.

الشرح: الضغط والحجم يتغيران معاً، لذا نستخدم القانون العام للغازات المثالية لإيجاد المتغير المجهول (T₂). العملية سريعة (أديباتية تقريباً)، لكن السؤال يعطي الحالات الابتدائية والنهائية مباشرة.

تلميح: استخدم القانون الموحد للغازات المثالية. تأكد من تحويل جميع الوحدات إلى النظام الدولي (Pa, m³, K).

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: صعب

كيف تتغير كثافة الماء عند تسخينه من 0 °C إلى 4 °C، ثم إلى 8 °C؟

الإجابة: تزداد كثافة الماء عند تسخينه من 0 °C إلى 4 °C (بسبب انخفاض حجمه). ثم تبدأ كثافة الماء بالانخفاض مرة أخرى عند التسخين من 4 °C إلى 8 °C (بسبب تمدده).

الشرح: كثافة الماء تكون قصوى عند حوالي 4 °C. عند 0 °C (جليد) يكون للماء بنية بلورية متباعدة. عند الذوبان والتسخين إلى 4 °C، تنهار البنية وتقترب الجزيئات، مما يزيد الكثافة. بعد 4 °C، يطغى تأثير التمدد الحراري العادي، فيقلل الكثافة.

تلميح: تذكر الخاصية الفريدة للماء المتعلقة بكثافته القصوى عند درجة حرارة محددة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما عدد مولات الهواء الموجودة في ثلاجة سعتها 0.635 m³ عند درجة حرارة 2.00 °C (275.15 K)؟ (افترض الضغط الجوي).

الإجابة: باستخدام قانون الغاز المثالي: n = PV/RT. عند STP تقريباً: P ≈ 1.013×10⁵ Pa, V = 0.635 m³, T = 275.15 K, R = 8.314 J/(mol·K). إذن: n = (1.013×10⁵ × 0.635) / (8.314 × 275.15) ≈ 28.1 mol.

الشرح: لحساب عدد المولات، نطبق قانون الغاز المثالي مباشرة باستخدام الحجم والضغط الجوي ودرجة الحرارة المعطاة وثابت الغازات العام R.

تلميح: استخدم صيغة قانون الغاز المثالي n = PV/RT. تأكد من تحويل درجة الحرارة إلى كلفن.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط

إذا تساوت عينتان من غاز الهيليوم وغاز ثاني أكسيد الكربون في الحجم (2.0 L) والضغط ودرجة الحرارة، فماذا تستنتج حول عدد الجزيئات في كل منهما؟

الإجابة: عدد الجزيئات (أو عدد المولات) في العينتين متساوٍ. وهذا ينبع من قانون أفوجادرو، الذي ينص أن الأحجام المتساوية من الغازات المختلفة تحتوي على نفس العدد من الجزيئات عند نفس الظروف من الضغط ودرجة الحرارة.

الشرح: قانون أفوجادرو هو المبدأ الأساسي هنا. حجم الغاز يتناسب طردياً مع عدد الجسيمات (الجزيئات أو الذرات) عند ثبوت الضغط ودرجة الحرارة، بغض النظر عن كتلة أو حجم الجسيمات الفردية.

تلميح: فكر في قانون أساسي للغازات يربط بين الحجم وعدد الجسيمات، بغض النظر عن نوع الغاز.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط