فيزياء أول ثانوي (الدرس 1) حالات المادة: الحرارة، درجة الحرارة، الطاقة الحرارية

منهاج أول ثانوي علمي الأردن الفيزياء الفصل الدراسي الثاني جيل 2007 2006 2005 2004 2008 2009 2010 2011 مفاهيم أساسية في الديناميكا الحرارية Basic Concepts in Thermodynamics في أثناء دراسة علم الميكانيكا، حددت معاني المفاهيم الأساسية مثل الكتلة والقوة والطاقة الحركية، وغيرها بدقة التسهيل التعامل معها. وبالمثل، لتسهيل وصف الظواهر الحرارية يلزم تحديد معاني المفاهيم الأساسية فيها بدقة، ومنها: درجة الحرارة، والحرارة، والطاقة الحرارية، وقبل البدء بدراسة هذه المفاهيم لا بد من توضيح نموذج الحركة الجزيئية للمادة الدراسة الخصائص الحرارية للمواد على المستوى المجهري. النوعية، والحرارة النوعية الكامنة للانصهار والحرارة النوعية الكامنة للتصعيد. نموذج الحركة الجزيئية للمادة . أصف تأثير انتقال الطاقة من الجسم وإليه ينض نموذج الحركة الجزيئية على أن المواد جميعها، سواء في تغير درجة حرارته، أو حالته الفيزيائية أكانت صلبة أم سائلة أم غازية، تتكون من جسيمات (جزيئات أطبق بحل مسائل على كمية الطاقة المكتبة وذرات)، المسافات الفاصلة بينها صغيرة جدا في المواد الصلبة أو المفقودة والحرارة التوعية الكاملة. ومتوسطة في السوائل، وكبيرة جدا في الغازات، أعطر الشكل (1) للانصهار، والحرارة النوعية الكامنة للتصعيد. ويوجد بين جسيمات المادة الواحدة قوى تعمل على تماسكها المفاهيم والمصطلحات Thermal Energy Heat Thermal Equilibrium وترابطها، تكون كبيرة في الحالة الصلبة، ومتوسطة في الحالة السائلة، وصغيرة جدا في الغازات التحقق علام ينص نموذج الحركة الجزيئية للمادة ؟ يستخدم مصطلح درجة الحرارة للتعبير عن مدى سخونة الأجسام أو برودتها. وتحدد درجة الحرارة اتجاه انتقال الطاقة بين الأجسام عند اتصالها حراريا؛ إذ تنتقل الطاقة تلقائيا من الجسم الأعلى درجة حرارة إلى الجسم الأدنى درجة حرارة. فمثلا، عندما أضع يدي في طريق الماء المتدفق من الصنبور، أحدد أن الماء ساخن أو بارد بناءً على الفرق في درجة الحرارة بينهما. ويكون جسمان أو نظامان في حالة اتصال حراري Thermal contact عندما تنتقل الطاقة بينهما بطريقة أو أكثر من طرائق انتقال الطاقة التوصيل الحراري، والحمل الحراري والإشعاع الحراري نتيجة الاختلاف في درجتي حرارتيهما، وليس بالضرورة وجود اتصال مباشر (تلامس بينهما، ويقصد بالنظام ‏System مجموعة الجسيمات (الذرات والجزيئات أو الأجسام تحت الدراسة، وله حدود تفصله عن المحيط الخارجي Sumoranding‏ إن الاعتماد على حاسة اللمس في تحديد درجة حرارة جسم أو نظام قد يكون مضللا أحيانا؛ لأنها تختلف من شخص إلى آخر، ولأن إحساسي بدرجة حرارة جسم يعتمد على توصيلة الحراري، وآله يعطي أيضا عبارة وصفية لدرجة الحرارة (مثلا) ساخن، بارد، آسخن، ابرده..... لذا، يستخدم مقياس درجة الحرارة Thermometer لقياس درجة الحرارة على نحو أكثر دقة. وقد طور العلماء تدريجات مختلفة للقياس درجة الحرارة، من أشهرها تدريج سلسيوس Celsun scale وتدريج الحرارة نفسها؟ أناقش أفراد وقد Kelvin scale )وتدريج كنفر (المطلق fahrenbent scale فهرنهایت الكن عندما أقف حافي القدمين في الغرفة، واضعا إحدى قدمي على سجادة، والأخرى على أرضية الغرفة، أحسن بأن أرضية الغرفة أكثر برودة من السجادة على الرغم من أن لهما درجة درست ذلك بالتفصيل في الصف الثامن وجود علاقة بين درجة حرارة الجسم والطاقة الحركية الجسيماته؛ لذاء تعرف درجة الحرارة Temperature بأنها مقياس المتوسط الطاقة الحركية للجسيمات المكونة لجسم ما. أما الطاقة الحرارية Thermal energy‏ فتساوي مجموع الطاقة الحركية لجسيمات الجسم جميعها. يوضح الشكل (3) كأسي شاي متماثلتين لهما درجة الحرارة نفسها (2) لذا، يكون موسط الطاقة الحركية للجسيمات الموجودة في الكأسين متساويا. ونظراً إلى أن كتلة الشاي ومن ثم عدد جسيماته) في الكأس المبينة في الشكل (1/3) أكبر منها في الكأس المبينة في الشكل (3) ب)؛ فإن الطاقة الحرارية للشاي في الشكل (1/3) هي الأكثر، على الرغم من أن لهما درجة الحرارة نفسها .