Search

 
 

السعة الحرارية النوعية و تحولات المادة
Specific heat capacity and material transformations

السعة الحرارية النوعية Specific Heat Capacity

أخذ 1 كيلو جرام من كل مادة وتم حساب الطاقة الحرارية اللازمة لرفع درجة حرارة الجسم درجة واحدة
ودُعيت الحرارة النوعية Take 1 kg of each material and calculate the thermal energy required to raise its temperature by 1 degree.
This is called the specific heat capacity.
# المادة Material الوزن Weight الرمز / أيقونة Icon الحالة State
1حديدIron1 kg⚙️صلبSolid
2ماءWater1 kg💧سائلLiquid
3نحاسCopper1 kg🟠صلبSolid
4فضةSilver1 kg🥈صلبSolid
5جليدIce1 kg❄️صلب (ماء متجمد)Solid (frozen water)
6ميثانولMethanol1 kg🧪سائل / كحولLiquid / Alcohol
7رصاصLead1 kg🔘صلبSolid
8ألمنيومAluminum1 kg🪙صلبSolid
(C) ويرمز لها بالرمز
وتقدر بوحدة $\frac{J}{kg \cdot C^\circ}$ Denoted by (C)
Unit: $\frac{J}{kg \cdot C^\circ}$
المادة Material الحرارة النوعية Specific Heat
(J/kg·°C) 		الرمز Symbol ملاحظات Notes
الماءWater4186Cwعند 20°CAt 20°C
الحديدIron450CFeصلبSolid
الألومنيومAluminum897CAlنقيPure
النحاسCopper385CCuصلبSolid
الفضةSilver235CAg—
الزئبقMercury139CHgسائلLiquid
الذهبGold129CAu—

الطاقة الحرارية تعتمد على كتلة المادة والعلاقة طردية Thermal energy depends on mass (directly proportional)

$Q \propto m$

الطاقة الحرارية تعتمد على تغير درجة الحرارة والعلاقة طردية Thermal energy depends on temperature change (directly proportional)

$Q \propto \Delta T$

الطاقة الحرارية تتغير بتغير نوع المادة، كل مادة تحتاج إلى طاقة مختلفة حتى نرفع درجة حرارتها Thermal energy depends on the type of material

$Q = C \cdot m \cdot \Delta T$
1 مثالExample

أنبوب مياه مصنوع من النحاس كتلته $5\;kg$ يستخدم لنقل المياه، ترتفع درجة حرارة المياه من الدرجة $20^\circ C \Rightarrow 85^\circ C$ فإن الطاقة الحرارية التي تكتسبها أنابيب النحاس تعادل
علماً بأن السعة الحرارية النوعية للنحاس تعادل $C_p = 385 \frac{J}{kg \cdot C^\circ}$ A copper pipe of mass $5\;kg$ is used to transport water. The water temperature rises from $20^\circ C$ to $85^\circ C$. Find the thermal energy gained by the copper pipe.
Given: $C_p = 385 \frac{J}{kg \cdot C^\circ}$

اختر الإجابة الصحيحة Choose the correct answer

A
$Q = 323425 \; J$
B
$Q = 125125 \; J$
C
$Q = 565342 \; J$
D
$Q = 314227 \; J$
اضغط هنا تظهر طريقة الحل Click here to show solution
طريقة الحل: Solution:
$Q = C_p \cdot m \cdot (T_f - T_i)$
$Q = 385 \times 5 \times (85 - 20) = 385 \times 5 \times 65 = 125125 \; J$
الإجابة الصحيحة هي B The correct answer is B

قياس السعة الحرارية النوعية لمادة مجهولة (الإتزان الحراري) Measuring Specific Heat Capacity of an Unknown Material (Thermal Equilibrium)
عند خلط مادتين ببعضهما نحصل على الاتزان الحراري
هناك مادة فقدت طاقة حرارية وهناك مادة اكتسبت طاقة حرارية عند الإتزان
الطاقة الحرارية المكتسبة = الطاقة الحرارية المفقودة When two materials are mixed, they reach thermal equilibrium.
One material loses thermal energy and the other gains it.
Thermal energy gained = Thermal energy lost
$\Delta E_A = -\Delta E_B$
بعد الخلط تكون درجة حرارة المادة التي اكتسبت طاقة حرارية = درجة حرارة المادة التي فقدت طاقة حرارية After mixing, the final temperature of both materials is the same.
$C_{pA} \cdot m_A \cdot (T_f - T_{iA}) = -C_{pB} \cdot m_B \cdot (T_f - T_{iB})$
التجربة 1: هناك مشكلة هناك طاقة مفقودة داخل المسعر وتتغير قيمتها حسب نوع المسعر Experiment 1: There is energy lost inside the calorimeter, and its value depends on the type of calorimeter تحدد قيمة الطاقة المفقودة من المسعر من خلال خلط كميتين من الماء بدرجات حرارة مختلفة The lost energy is determined by mixing two amounts of water at different temperatures

كتلة الماء داخل الكأسMass of water in the beaker

درجة حرارة الماء الإبتدائية داخل المسعرInitial temperature of water in calorimeter

كتلة الماء داخل المسعرMass of water in calorimeter

$m_2 = ......... kg$

$Ti_1 = ......... C^\circ$

$m_1 = ......... kg$

السعة الحرارية النوعية للماءSpecific heat capacity of water

درجة حرارة المزيجFinal temperature of mixture

درجة حرارة الماء الإبتدائية داخل الكأسInitial temperature of water in beaker

$Cp = 4180 \frac{J}{kg \cdot C^\circ}$

$T_f = ......... C^\circ$

$Ti_2 = ......... C^\circ$

(C = m·Cp) حساب الطاقة الحرارية المفقودة داخل المسعر لكل درجة حرارة (C = m·Cp) Calculating the thermal energy lost in the calorimeter per degree
$(Cp_A \cdot m_A + C)(T_f - Ti_A) = -Cp_B \cdot m_B (T_f - Ti_B)$

$(....... \times ........ + C)(......... - .........) = -........... \times ...........(..........- .........)$

التجربة 2 و 3: قياس السعة الحرارية النوعية لمادة صلبة Experiments 2 & 3: Measuring the specific heat capacity of a solid material

كتلة المعدن المطلوب حساب سعته الحراريةMass of metal to find its specific heat

درجة حرارة الماء الإبتدائية داخل المسعرInitial temperature of water in calorimeter

كتلة الماء داخل المسعرMass of water in calorimeter

$m_2 = ......... kg$

$Ti_1 = ......... C^\circ$

$m_1 = ......... kg$

الطاقة الحرارية المفقودة في المسعر لكل درجةThermal energy lost in calorimeter per degree

السعة الحرارية النوعية للماءSpecific heat capacity of water

درجة حرارة المزيجFinal temperature of mixture

درجة الحرارة الإبتدائية للمادة الصلبةInitial temperature of solid

$C = 100 \frac{J}{K}$

$Cp = 4180 \frac{J}{kg \cdot C^\circ}$

$T_f = ......... C^\circ$

$Ti_2 = ......... C^\circ$
(Cp) حساب السعة الحرارية للمادة الصلبة (Cp) Calculating the specific heat capacity of the solid
$(Cp_A \cdot m_A + C)(T_f - Ti_A) = -Cp_B \cdot m_B (T_f - Ti_B)$

$(....... \times ........ + ......)(......... - .........) = -Cp_B \times .......(.......- .........)$

غير المادة بالضغط عليها واحسب سعتها الحرارية بنفس الطريقة السابقة Change the material by clicking on it and calculate its specific heat using the same method

التجربة 4: قياس درجة حرارة المزيج بعد الإتزان Experiment 4: Measuring the final temperature of the mixture after equilibrium

كتلة الماء داخل الكأسMass of water in the beaker

درجة حرارة الماء الإبتدائية داخل المسعرInitial temperature of water in calorimeter

كتلة الماء داخل المسعرMass of water in calorimeter

$m_2 = ......... kg$

$Ti_1 = ......... C^\circ$

$m_1 = ......... kg$

الطاقة الحرارية المفقودة في المسعر لكل درجةThermal energy lost in calorimeter per degree

السعة الحرارية النوعية للماءSpecific heat capacity of water

درجة حرارة الماء الإبتدائية داخل الكأسInitial temperature of water in beaker

$C = 0 \frac{J}{K}$

$Cp = 4180 \frac{J}{kg \cdot C^\circ}$

$Ti_2 = ......... C^\circ$
(Tf) حساب درجة الحرارة النهائية للمزيج (Tf) Calculating the final temperature of the mixture اعتبر هنا أنه لا يوجد فقد للطاقة داخل المسعر Assume there is no energy loss inside the calorimeter
$(Cp_A \cdot m_A + C)(T_f - Ti_A) = -Cp_B \cdot m_B (T_f - Ti_B)$

$(....... \times ........ + ......)(T_f - .........) = -........ \times .......(T_f - .........)$
تحولات المادة Phase Changes of Matter
أن إضافة الطاقة الحرارية عن طريق الحرارة يزيد من درجة حرارة المادة. لكن من المدهش أن هناك حالات لا تؤدي فيها إضافة الطاقة إلى تغيير درجة حرارة مادة ما
حيث تعمل الطاقة الحرارية الإضافية على فك الروابط بين الجزيئات أو الذرات وتسبب تغيراً في الطور.
وتحول المادة من شكل إلى آخر وتدعى هذه الطاقة الحرارة الكامنة
هناك حرارة كامنة للانصهار وحرارة كامنة للتبخر Adding thermal energy usually increases temperature. However, during phase changes, the added energy breaks molecular bonds without changing temperature.
This energy is called latent heat.
There is latent heat of fusion and latent heat of vaporization.

لدينا قطعة من الثلج درجة حرارتها $-20^\circ C$
هي الآن في حالة صلبة
تم تسخينها من خلال موقد وتم مراقبة درجة الحرارة والحالة الفيزيائية لها فكانت نتائج التحولات كما في الصورة We have a piece of ice at $-20^\circ C$ (solid state).
It is heated and the temperature and physical state are monitored.
🧊 تلجIce -20 °C
←
❄️ تلجIce 0 °C
←
💧 ماءWater 0 °C
←
💧 ماءWater 100 °C
←
💨 بخار ماءSteam 100 °C
←
♨️ بخار ماءSteam 120 °C
← ارتفاعRise درجة الحرارة (من -20°C إلى 120°C)temperature (from -20°C to 120°C) 🔹 الثلجIce ← الماءWater ← البخارSteam
إن الطاقة اللازمة لتحويل المادة من حالة إلى أخرى تستخدم في تكسير الروابط
في هذه المحاكاة يتم تسخين كتلة من الثلج والخط البياني يحدد درجة حرارة المادة بمرور الزمن، إن كل ثانية نحتاج إلى طاقة قدرها 208 جول The energy required to change the state of matter is used to break bonds.
In this simulation, ice is heated and the graph shows temperature over time. Each second requires 208 J of energy.
التجربة 1: حساب السعة الحرارية النوعية للثلج من خلال الخط البياني Experiment 1: Calculating the specific heat capacity of ice from the graph
$Q = Cp_A \cdot m \cdot (T_f - T_i)$

كتلة الثلجMass of ice

درجة الحرارة الإبتدائية للثلجInitial temperature of ice

درجة الحرارة النهائية للثلجFinal temperature of ice

الطاقة الحرارية المستهلكةThermal energy consumed

$m = ......... kg$

$Ti_1 = ......... C^\circ$

$T_f = ......... C^\circ$

$Q = 208 \times t = ..........$
$Q = Cp_A \cdot m \cdot (T_f - T_i)$
$....... = Cp \times ........(........- ........)$
التجربة 2: حساب الحرارة الكامنة لإنصهار الثلج من خلال الخط البياني Experiment 2: Calculating the latent heat of fusion of ice from the graph
$Q = H_f \cdot m$

كتلة الثلج المتحولة إلى سائلMass of ice converted to liquid

الطاقة الحرارية المستهلكة في تحويل الثلج من صلب إلى سائلThermal energy consumed to convert ice from solid to liquid

$m = ......... kg$

$Q = 208 \times t = ..........$
$Q = H_f \cdot m$
$....... = H_f \times ........$
التجربة 3: حساب السعة الحرارية النوعية للماء من خلال الخط البياني Experiment 3: Calculating the specific heat capacity of water from the graph
$Q = Cp_A \cdot m \cdot (T_f - T_i)$

كتلة الماءMass of water

درجة الحرارة الإبتدائية للماءInitial temperature of water

درجة الحرارة النهائية للماءFinal temperature of water

الطاقة الحرارية المستهلكةThermal energy consumed

$m = ......... kg$

$Ti_1 = ......... C^\circ$

$T_f = ......... C^\circ$

$Q = 208 \times t = ..........$
$Q = Cp_A \cdot m \cdot (T_f - T_i)$
$....... = Cp \times ........(........- ........)$
التجربة 4: حساب الحرارة الكامنة للتبخر من خلال الخط البياني Experiment 4: Calculating the latent heat of vaporization from the graph
$Q = H_V \cdot m$

كتلة الماء المتحولة إلى بخارMass of water converted to vapor

الطاقة الحرارية المستهلكة في تحويل الماء من سائل إلى بخارThermal energy consumed to convert water from liquid to vapor

$m = ......... kg$

$Q = 208 \times t = ..........$
$Q = H_V \cdot m$
$....... = H_V \times ........$
التجربة 5: حساب السعة الحرارية النوعية للبخار من خلال الخط البياني Experiment 5: Calculating the specific heat capacity of vapor from the graph
$Q = Cp_A \cdot m \cdot (T_f - T_i)$

كتلة البخارMass of vapor

درجة الحرارة الإبتدائية للبخارInitial temperature of vapor

درجة الحرارة النهائية للبخارFinal temperature of vapor

الطاقة الحرارية المستهلكةThermal energy consumed

$m = ......... kg$

$Ti_1 = ......... C^\circ$

$T_f = ......... C^\circ$

$Q = 208 \times t = ..........$
$Q = Cp_A \cdot m \cdot (T_f - T_i)$
$....... = Cp \times ........(........- ........)$

نتائج مهمةImportant Results

• الحرارة النوعية تختلف باختلاف المادةSpecific heat varies by material

• الماء له أعلى حرارة نوعية بين السوائلWater has the highest specific heat among liquids

• المعادن لها حرارة نوعية منخفضةMetals have low specific heat

• الحرارة الكامنة للانصهار: صلب → سائلLatent heat of fusion: solid → liquid

• الحرارة الكامنة للتبخر: سائل → غازLatent heat of vaporization: liquid → gas

• درجة الحرارة تبقى ثابتة أثناء تحول الطورTemperature remains constant during phase change

🔬 اختبار السعة الحرارية والتحولات المادية 🔬 Specific Heat & Phase Changes Quiz

15 سؤالاً شاملاً - السعة الحرارية النوعية، الاتزان الحراري، التحولات المادية 15 Comprehensive Questions - Specific Heat, Thermal Equilibrium, Phase Changes

📌 قيم السعة الحرارية النوعية لبعض المواد:
💧
الماء
4186 J/kg·°C
⚙️
الحديد
450 J/kg·°C
🪙
الألمنيوم
897 J/kg·°C
🟠
النحاس
385 J/kg·°C
🥈
الفضة
235 J/kg·°C
❄️
الجليد
2090 J/kg·°C

📌 مفاهيم مهمة:
• السعة الحرارية النوعية (C): الطاقة اللازمة لرفع 1 كجم من المادة بمقدار 1°C
• الاتزان الحراري: الطاقة المفقودة = الطاقة المكتسبة
• الحرارة الكامنة: الطاقة اللازمة لتغيير الحالة دون تغير درجة الحرارة 📌 Specific Heat Values of Materials:
💧
Water
4186 J/kg·°C
⚙️
Iron
450 J/kg·°C
🪙
Aluminum
897 J/kg·°C
🟠
Copper
385 J/kg·°C
🥈
Silver
235 J/kg·°C
❄️
Ice
2090 J/kg·°C

📌 Important Concepts:
• Specific Heat (C): Energy needed to raise 1 kg by 1°C
• Thermal Equilibrium: Energy lost = Energy gained
• Latent Heat: Energy needed for phase change without temperature change
المصدر https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=mf_kalorimetr&l=en http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/heat_addHeat.html 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