كيف يمكن استخدام القانون الأول في الديناميكا الحرارية لشرح كيفية تخفيض درجة حرارة جسم ما؟

من الممكن أن تكون u$∆$ لأن u = Q - w$∆$ لذا يبرد الجسم إذا كان َ 0 = Q ويبذل الجسم شغلاً بفعل التمدد على سبيل المثل أو تكون 0 = w وQ سالبة فينقل الجسم الحرارة إلى المحيط.

حل المسائل التدريبية

19. ما مقدار كمية الحرارة اللازمة لتحويل كتلة من الجليد مقدارها 1x10²g ودرجة حرارتها $°C$20 -إلى ماء درجة حرارته $°C$0.0ْ؟

Q = mc$∆$T + mH_v = 0.1 x 2060 x 20 x 3.34 x 10⁵ = 3.75 x 10⁴ j

20. إذا سخنت عينة ماء كتلتها 2x10²g ودرجة حرارتها $°C$60ْ فأصبحت بخاراً درجة حرارته $°C$140، فما مقدار كمية الحرارة الممتصة؟

Q = mc$∆$T + mH_v + mc$∆$T

= 0.2 x 4180 x( 100 - 6.0) + 0.2 x 2.26 x 10⁶ + 0.2 x 2020 = (140-100) = 502 kj

21. احسب كمية الحرارة اللازمة لتحويل 3x10²g من جليد درجة حرارته $°C$30- إلى بخار ماء درجة حرارته $°C$130؟

Q = mc$∆$T + mH_v + mc$∆$T + mH_v + mc$∆$T

m = 3 x 10² g = 0.3 kg

Q = 0.3 x 2060 x( 0-( - 30)) + 0.3 x 3.34 x 10⁶ + 0.3 x 4180 x (100-0) + 0.3 x 2.26 x 10⁶ + 0.3 X 2020 (130 - 100 )= 9.4 X 10² kj

22. يمتص بالون غاز 75 J من الحرارة، فإذا تمدد هذا البالون وبقي عند درجة الحرارة نفسها، فما مقدار الشغل الذي بذله البالون في أثناء تمدده؟

$∆$u = Q - w

w = 75 j

23. يثقب مثقب كهربائي فجوة صغيرة في قالب من الألمونيوم كتلته 0.40 kg فيسخن الألمونيوم بمقدار $°C$5، ما مقدار الشغل الذي بذله المثقب؟

$∆$u = Q - w_block

w_drill = - w_block

0 + w_drill = mc$∆$T

w_drill = 0.4 x 897 x 5 = 1.8 x 10³j

24. كم مرة يتعين عليك إسقاط كيس من الرصاص كتلته 0.50 kg من ارتفاع 1.5 m؛ لتسخين الرصاص بمقدار $°C$1؟

$∆$u = mc$∆$T = 0.5 x 130 x 1 = 65 J

pE = mgh: طاقة الوضع عند اسقاط الكيس لمرة واحدة

= 0.5 x 9.8 x1.5 = 7.4 J

عدد مرات إسقاط الكيس:$\frac{\mathrm{\Delta }u}{PE}=\frac{65}{7.4}=9$

25. عندما تحرك كوباً من الشاي، تبذل شغلاً مقداره 0.5 J في كل مرة تحرك فيها الملعقة بصورة دائرية، كم مرة يجب أن تحرك الملعقة لترفع درجة حرارة كوب الشاي الذي كتلته 0.15 J بمقدار$°C$2؟ (بإهمال زجاج الكوب)

$∆$u = mc$∆$T = 0.15 × 4180 × 2 = 1.3 × 10³ J

عدد مرات تحريك المعلقة: $\frac{\mathrm{\Delta }u}{W}=\frac{1.3\times {10}^3}{0.050}=2.6\times {10}^4$

26. كيف يمكن استخدام القانون الأول في الديناميكا الحرارية لشرح كيفية تخفيض درجة حرارة جسم ما؟

من الممكن أن تكون u$∆$ لأن u = Q - w$∆$ لذا يبرد الجسم إذا كان َ 0 = Q ويبذل الجسم شغلاً بفعل التمدد على سبيل المثل أو تكون 0 = w وQ سالبة فينقل الجسم الحرارة إلى المحيط.