Search

 
 

الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة
Thermal energy and temperature

الطاقة الحرارية

درجة الحرارة

عندما نلمس كوب من الشاي الساخن
هناك طاقة تنتقل إلى اليد ونشعر بأن اليد قد إكتسبت طاقة حرارية
الطاقة الحرارية شكل من أشكال الطاقة تنتقل من جسم إلى أخر

وعندما نقول جسم قد زادت درجة حرارته
فهو عدد يدل على سخونة وبرودة الجسم كلما زادت درجة الحرارة زادت الطاقة الحركية

في هذه المحاكاة يوجد لدينا ذرات من غازين مختلفين لاحظ عند زيادة درجة الحرارة
كيف تزداد الطاقة الحركية لجزيئات الغازين ولاحظ كيف تنتقل الطاقة الحرارية نتيجة التصادمات الحاصلة بين الجزيئات الغازية
30°C

الغاز الأزرق (خفيف)

متوسط السرعة: 0 px/s

عدد الجزيئات: 0

الغاز الأحمر (ثقيل)

متوسط السرعة: 0 px/s

عدد الجزيئات: 0



العوامل المؤثرة على الطاقة الحرارية

التجربة الأولى: العلاقة بين الطاقة الحرارية وكتلة المادة

لديك كأسين بجانب بعضهما البعض يحتوي كل كأس على ماء. قم بتغيير كتلة كل كأس وقم بتغير درجة الحرارة للكأسين بنفس القيمة ولاحظ الفرق في الطاقة الحرارية

الكأس 1

الطاقة الحرارية: 0 جول
الكتلة: 100 غرام

الكأس 2

الطاقة الحرارية: 0 جول
الكتلة: 200 غرام



الاستنتاج

العلاقة بين الطاقة الحرارية وكتلة المادة هي:

التجربة الثانية: العلاقة بين الطاقة الحرارية والتغير في درجة الحرارة

لديك كأسين بجانب بعضهما البعض يحتوي كل كأس على ماء بنفس الكتلة. قم بتغيير درجة الحرارة في كل كأس ولاحظ الفرق في الطاقة الحرارية

الكأس 1

الطاقة الحرارية: 0 جول
درجة الحرارة: 25°C

الكأس 2

الطاقة الحرارية: 0 جول
درجة الحرارة: 50°C



الاستنتاج

العلاقة بين الطاقة الحرارية والتغير في درجة الحرارة هي:

التجربة الثالثة: العلاقة بين الطاقة الحرارية ونوع المادة

لديك أنبوبين بجوار بعضهما البعض أحدهما يحتوي على ماء والآخر يحتوي على زيت. كلاهما بنفس الكتلة وبنفس درجة الحرارة. لاحظ الفرق في الطاقة الحرارية

الماء

الطاقة الحرارية: 0 جول
الحرارة النوعية: 4.18 J/g°C

الزيت

الطاقة الحرارية: 0 جول
الحرارة النوعية: 1.67 J/g°C


الاستنتاج

العلاقة بين الطاقة الحرارية ونوع المادة هي:

التجربة 1: إجعل كتلة الكوبين متساوية واجعل فرق في درجة الحرارة للكوبين وراقب الطاقة الحرارية اللازمة لكل كأس ماذا تستنتج

كتلة الماء في الكوب الأول $m= \rho \cdot V =1000 \times \frac{V}{10^6}$

كتلة الماء في الكوب الثاني $m= \rho \cdot V =1000 \times \frac{V}{10^6}$

التغير في درجة حرارة الكوب الأول $\Delta T = T_f - T_i$
$T = TC + 273$

التغير في درجة حرارة الكوب الثاني $T = TC + 273$

...................

...................

...................

...................

النتائج

.................................................................


التجربة 2: إجعل درجة الحرارة الكوبين متساوية وكتلة الكوبين غير متساوية وراقب الطاقة الحرارية اللازمة لكل كأس ماذا تستنتج

كتلة الماء في الكوب الأول $m= \rho \cdot V =1000 \times \frac{V}{10^6}$

كتلة الماء في الكوب الثاني $m= \rho \cdot V =1000 \times \frac{V}{10^6}$

التغير في درجة حرارة الكوب الأول $\Delta T = T_f - T_i$
$T = TC + 273$

التغير في درجة حرارة الكوب الثاني $T = TC + 273$

...................

...................

...................

...................

النتائج

.................................................................


التجربة 3: ضع كوب الزيت وكوب الماء على الموقد كلاهما يأخذ نفس الطاقة الحرارية وضع ميزان الحرارة في كل كوب وراقب أيهما ترتفع درجة الحرارة أولا
ضع مكعب الحجر ومكعب الحديد على الموقد كلاهما يأخذ نفس الطاقة الحرارية وضع ميزان الحرارة على كل مكعب وراقب أيهما ترتفع درجة الحرارة أولا

النتائج

.................................................................


الطاقة الحرارية تعتمد على كتلة المادة والعلاقة طردية
$Q \propto m$

الطاقة الحرارية تعتمد على تغير درجة الحرارة والعلاقة طردية
$Q \propto \Delta T$

الطاقة الحرارية تتغير بتغير نوع المادة، كل مادة تحتاج إلى طاقة مختلفة حتى نرفع درجة حرارتها
وتدعى السعة الحرارية النوعية (C)
$Q = C \cdot m \cdot \Delta T$
الترمومترات ودرجة الحرارة
هناك أنواع مختلفة من الترمومترات نذكر منها

ترمومتر زئبقي
بارتفاع درجة الحرارة يتمدد الزئبق

ترمومتر الكحول
بارتفاع درجة الحرارة يتمدد الكحول

ترمومتر البلورات الملونة
بارتفاع درجة الحرارة يتغير لونها

ترمومتر رقمي
بارتفاع درجة الحرارة يظهر الرقم المعادل لدرجة الحرارة

ترمومتر إشعاعي
يستخدم الأشعة تحت الحمراء لقياس درجة الحرارة


مقاييس درجة الحرارة هناك ثلاث أنواع من المقياسات المستخدمة يتم استخدامها لقياس درجة الحرارة وهي السليزي - الفهرنهايتي - المطلق
للتحويل من مقياس لآخر استخدم التجربة التالية
السلسيوس (°C)
الفهرنهايت (°F)
الكلفن (K)
20°C | 68°F | 293.15K

القياسات

التدرج السيليزي

التدرج الفهرنهايتي

التدرج المطلق

درجة إنصهار الجليد032273
درجة غليان الماء100212373
عدد الأقسام بين درجة انصهار الجليد ودرجة غليان الماء100180100

التحويل من التدرج السيليزي إلى الفهرنهايتي
$T_F = \frac{9}{5} \times T_C + 32$
التحويل من التدرج الفهرنهايتي إلى السيليزي
$T_C = \frac{5}{9} \times (T_F - 32)$
التحويل من التدرج السيليزي إلى المطلق
$T_K = T_C + 273$
التحويل من التدرج المطلق إلى السيليزي
$T_C = T_K - 273$
\[1 \star\]

درجة حرارة مريض كورونا
400C
كم تعادل درجة الحرارة بالتدرج الفهرنهايتي

أختر الإجابة الصحيحة


A
$T_f = 92^0 F$
B
$T_f = 180^0 F$
C
$T_f = 72^0 C$
D
$T_f = 104^0 F$

طرق انتقال الحرارة
إن الطاقة الحرارية تنتقل من الجسم الساخن إلى الجسم البارد
ويرمز للطاقة الحرارية بالرمز Q
وتقدر بوحدة الجول (J)
السؤال: كيف تنتقل الطاقة الحرارية؟

التوصيل
وتستخدم لنقل الحرارة في الأجسام الصلبة
قطع الشمع

النار تسخن طرف القضيب، تنتقل الحرارة تدريجياً عبر القضيب، تذوب قطع الشمع الأقرب للنار أولاً


الحمل
وتستخدم لنقل الحرارة في السوائل والغازات

شرح عملية نقل الحرارة بالحمل

الحمل الحراري هو إحدى طرق نقل الحرارة في السوائل والغازات، حيث تنتقل الحرارة من المناطق الأكثر سخونة إلى المناطق الأكثر برودة عن طريق حركة المائع نفسه.

عند تسخين السائل أو الغاز، تتمدد الجزيئات الساخنة وتصبح أقل كثافة فترتفع إلى الأعلى، بينما تنزل الجزيئات الباردة الأكثر كثافة إلى الأسفل، مما يخلق تيارات حملية.


الإشعاع
انتقال الحرارة بالإشعاع من الشمس

كيف يعمل انتقال الحرارة بالإشعاع:

انتقال الحرارة بالإشعاع هو عملية نقل الطاقة الحرارية عبر الموجات الكهرومغناطيسية (مثل الضوء) دون الحاجة إلى وسط مادي.

Thermal Energy and Temperature

Thermal Energy

Temperature

When we touch a hot cup of tea
Energy transfers to our hand
Thermal energy is a form of energy that transfers from one body to another

When we say a body's temperature has increased
It is a measure of hotness and coldness
As temperature increases, kinetic energy increases

In this simulation, we have atoms of two different gases. Observe how increasing temperature increases the kinetic energy of gas molecules and how thermal energy transfers through collisions.
30°C

Blue Gas (Light)

Avg Speed: 0 px/s

Count: 0

Red Gas (Heavy)

Avg Speed: 0 px/s

Count: 0



Factors Affecting Thermal Energy

Experiment 1: Thermal Energy vs Mass

You have two beakers with water. Change the mass of each beaker and change the temperature equally for both.

Beaker 1

Thermal Energy: 0 J
Mass: 100 g

Beaker 2

Thermal Energy: 0 J
Mass: 200 g



Conclusion

The relationship between thermal energy and mass is:

Experiment 2: Thermal Energy vs Temperature Change

You have two beakers with the same mass of water. Change the temperature in each beaker.

Beaker 1

Thermal Energy: 0 J
Temp: 25°C

Beaker 2

Thermal Energy: 0 J
Temp: 50°C



Conclusion

The relationship between thermal energy and temperature change is:

Experiment 3: Thermal Energy vs Type of Material

You have two tubes, one with water and one with oil. Both have the same mass and temperature.

Water

Thermal Energy: 0 J
Specific Heat: 4.18 J/g°C

Oil

Thermal Energy: 0 J
Specific Heat: 1.67 J/g°C


Conclusion

The relationship between thermal energy and type of material is:

Experiment 1: Make the mass of both cups equal and make a difference in temperature. Observe the thermal energy required for each cup. What do you conclude?

Mass of water in cup 1 $m= \rho \cdot V =1000 \times \frac{V}{10^6}$

Mass of water in cup 2 $m= \rho \cdot V =1000 \times \frac{V}{10^6}$

Temperature change in cup 1 $\Delta T = T_f - T_i$
$T = TC + 273$

Temperature change in cup 2 $T = TC + 273$

...................

...................

...................

...................

Results

.................................................................


Experiment 2: Make the temperature of both cups equal and make the mass different. Observe the thermal energy required for each cup. What do you conclude?

Mass of water in cup 1 $m= \rho \cdot V =1000 \times \frac{V}{10^6}$

Mass of water in cup 2 $m= \rho \cdot V =1000 \times \frac{V}{10^6}$

Temperature change in cup 1 $\Delta T = T_f - T_i$
$T = TC + 273$

Temperature change in cup 2 $T = TC + 273$

...................

...................

...................

...................

Results

.................................................................


Experiment 3: Place oil cup and water cup on the stove. Both receive the same thermal energy. Place a thermometer in each cup and observe which one's temperature rises first.
Place an ice cube and an iron cube on the stove. Both receive the same thermal energy. Place a thermometer on each cube and observe which one's temperature rises first.

Results

.................................................................


Thermal energy depends on mass (directly proportional)
$Q \propto m$

Thermal energy depends on temperature change (directly proportional)
$Q \propto \Delta T$

Thermal energy depends on the type of material. Each material requires different energy to raise its temperature.
This is called specific heat capacity (C)
$Q = C \cdot m \cdot \Delta T$
Thermometers and Temperature Scales
There are different types of thermometers:

Mercury
Thermometer

Alcohol
Thermometer

Color Crystal
Thermometer

Digital
Thermometer

Infrared
Thermometer


There are three main temperature scales: Celsius, Fahrenheit, and Kelvin.
Celsius (°C)
Fahrenheit (°F)
Kelvin (K)
20°C | 68°F | 293.15K

Measurement

Celsius

Fahrenheit

Kelvin

Ice Melting Point032273
Water Boiling Point100212373
Number of divisions between ice melting and water boiling points100180100

Conversion between Temperature Scales
$T_F = \frac{9}{5} \times T_C + 32$

Celsius to Fahrenheit

$T_C = \frac{5}{9} \times (T_F - 32)$

Fahrenheit to Celsius

$T_K = T_C + 273$

Celsius to Kelvin

$T_C = T_K - 273$

Kelvin to Celsius

Question

A COVID-19 patient has a temperature of 40°C. What is this in Fahrenheit?

Choose the correct answer


A
$T_f = 92^0 F$
B
$T_f = 180^0 F$
C
$T_f = 72^0 C$
D
$T_f = 104^0 F$

Methods of Heat Transfer
Thermal energy transfers from hot bodies to cold bodies.
Thermal energy is denoted by Q and measured in Joules (J).
Question: How does thermal energy transfer?

Conduction
Used for heat transfer in solids
Wax Pieces

The fire heats one end of the rod. Heat transfers through the rod. The wax pieces closest to the fire melt first.


Convection
Used for heat transfer in liquids and gases

Explanation of Convection:

Convection is heat transfer through fluids (liquids and gases) by the movement of the fluid itself. Hot fluid rises, cool fluid sinks, creating convection currents.


Radiation
Heat transfer through radiation from the sun

How Radiation Works:

Radiation transfers thermal energy through electromagnetic waves without a medium. The sun's heat reaches Earth through the vacuum of space via radiation.

🔥 اختبار الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة 🔥 Thermal Energy and Temperature Quiz

15 سؤالاً شاملاً - مفاهيم نظرية وتحويلات وطرق انتقال الحرارة 15 Comprehensive Questions - Concepts, Conversions & Heat Transfer

📌 المفاهيم الأساسية:
الطاقة الحرارية: شكل من أشكال الطاقة تنتقل من الجسم الساخن إلى البارد
درجة الحرارة: مقياس لسخونة وبرودة الجسم، وتعكس متوسط الطاقة الحركية للجزيئات
العوامل المؤثرة: الكتلة، التغير في درجة الحرارة، نوع المادة (السعة الحرارية النوعية)
طرق انتقال الحرارة: التوصيل (المواد الصلبة)، الحمل (السوائل والغازات)، الإشعاع (الموجات الكهرومغناطيسية)
📌 Key Concepts:
Thermal Energy: A form of energy that transfers from hot to cold objects
Temperature: A measure of hotness or coldness, reflecting average kinetic energy of molecules
Affecting Factors: Mass, temperature change, type of material (specific heat capacity)
Heat Transfer Methods: Conduction (solids), Convection (fluids), Radiation (electromagnetic waves)
اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location

No comments:

Post a Comment

🧮 Calculator
🗑️
✏️ قلم