يستخدم رجل مطرقة كتلتها 320 kg تتحرك بسرعة 5 m/s لتحطيم قالب رصاص كتلته 3 kg موضوع على صخرة كتلتها 450 kg، وعندما قاس درجة حرارة القالب وجد أنها زادت $°C$ 5. فسّر ذلك.

$\frac{1}{2}$ mv ² = $\frac{1}{2}$ x 320 x (5) ² = 4 kJ = 4000 J

$∆$ u = mc$∆$ T = 3 x 130 x 5 = 1950 J = 2 kJ

نصف طاقة المطرقة الحركية تحولت إلى طاقة حرارية امتصها القالب وأدت الى ارتفاع درجة حرارته.

$\frac{1}{2}$ mv ² = $∆$ u = 4 - 2 = 2 kJ

حل مراجعة الدرس

27. الحرارة الكامنة للتبخر. يرسل النظام القديم للتدفئة بخاراً داخل الأنابيب في كل غرفة من المنزل هذا البخار في داخل مشاع المبرد ليصبح ماءً، حلّل هذه العملية واشرح كيف تعمل على تدفئة الغرفة؟

يحرر البخار المُتكاثف حرارة التبخر إلى داخل الغرفة.

28. الحرارة الكامنة للتبخر. ما مقدار كمية الحرارة اللازمة لتحويل 50 g من الماء عند درجة حرارة $°C$ 80 إلى بخار عند درجة حرارة $°C$ 110؟

m = 50 g = 0.5 kg

Q = mc$∆$T + mH_v + mc$∆$T

Q = 0.5 x 4180 x (100 - 80) +0.5x 2.26 x 10⁶ + 0.5 x 2020 (110 - 100) = 1.18 x 10⁵ J

29. الحرارة الكامنة للتبخر. ما مقدار الطاقة اللازمة لتسخين 1 kg من الزئبق عند درجة حرارة $°C$ 10 إلى درجة الغليان وتبخره كاملاً؟ علماً بأن الحرارة النوعية للزئبق هي $C$0. 140 J/kg، والحرارة الكامنة لتبخره هي 3.06x10⁵J/kg، ودرجة غليان الزئبق هي $°C$357.

Q = mc$∆$T + mH_v

1x140(357-10) +1x3.06x10⁵=3.5x10⁵J=

30. الطاقة الميكانيكية والطاقة الحرارية. قاس جيمس جول الفرق في درجة حرارة الماء عند قمة شلال ماء وعند قاعه بدقة. فلماذا توقع وجود فرق؟

للماء عند قمة الشلال طاقة وضع جاذبة وتتحول بعض من هذه الطاقة إلى طاقة حرارية عندما يصطدم الماء بالأرض عند قاع الشلال.

31. الطاقة الميكانيكية والطاقة الحرارية. يستخدم رجل مطرقة كتلتها 320 kg تتحرك بسرعة 5 m/s لتحطيم قالب رصاص كتلته 3 kg موضوع على صخرة كتلتها 450 kg، وعندما قاس درجة حرارة القالب وجد أنها زادت $°C$ 5. فسّر ذلك.

$\frac{1}{2}$mv²= $\frac{1}{2}$ x 320 x (5)² = 4 kJ = 4000 J

$∆$ u = mc$∆$T = 3 x 130 x 5 = 1950 J = 2 kJ

نصف طاقة المطرقة الحركية تحولت إلى طاقة حرارية امتصها القالب وأدت الى ارتفاع درجة حرارته.

$\frac{1}{2}$mv² = $∆$ u = 4 - 2 = 2 kJ

32. الطاقة الميكانيكية والطاقة الحرارية. تتدفق مياه شلال يرتفع 125 m كما في الشكل 18-5، احسب الفرق في درجة حرارة الماء بين قمة الشلال وقاعه إذا تحولت كل طاقة وضع الماء إلى طاقة حرارية.

الطاقة الحرارية = الطاقة الميكانيكية.

pE = Q

mgh = mc$∆$T

$\begin{array}{c}\Rightarrow \mathrm{\Delta T}=\frac{gh}{c}\Rightarrow \mathrm{\Delta T}=\frac{9.80\times 125.0}{4180}={0.293}^{\circ }\mathrm{C}\\ \end{array}$

وهذا يمثل الفرق بين درجة حرارة الماء بين قمة الشلال وقاعه.

33. الإنتروبي. لماذا ينتج عن تدفئة المنزل عن طريق الغاز الطبيعي زيادة في كمية الفوضى أو العشوائية؟

يحرر الغاز حرارة عند درجة حرارة الاحتراق حيث تتحطم الروابط بين جزيئات الغاز ثم تتحد الجزيئات بالأوكسجين وتتوزع الحرارة بطرق جديدة عديدة ولا تعيد جزيئات الغاز الطبيعي تجمعها بسهولة وسرعة.

34. التفكير الناقد. إذا كان لديك أربع مجموعات من بطاقات فهرسة، لكل مجموعة لون محدّد تحتوي كل مجموعة 20 ورقة مرقمة، فإذا خلطت بطاقات هذه المجموعات معاً عدة مرات فهل يحتمل أن تعود البطاقات إلى ترتيبها الأصلي؟ وضح ذلك وما القانون الفيزيائي الذي ينطبق عليه هذا المثال؟

لا، هذا مثال على القانون الثاني في الديناميكا الحرارية والذي تزيد فيه الفوضى.