كمية الحرارة

موضوع: كمية الحرارة الجمعة نوفمبر 04, 2011 4:18 am

1 – لماذا تكون قمم الجبال أبرد من السفح؟

كمية الحرارة H5jh3yfy6a68

ربما يؤدي بنا التفكير المنطقي إلى أن قمة الجبل تكون أكثر دفئاً من سفحه لقربها من الشمس، ولكن ذلك غير صحيح في الواقع، حيث إن معظم قمم الجبال مغطاة بالثلوج طوال العام، فللشمس إلى جانب الإشعاع الضوئي، طاقة أشعة تحت الحمراء (طاقة حرارية) لأن الغلاف الجوي المحيط بالكرة الأرضية يسمح للأشعة الضوئية بالنفاذ، في حين لا تنفذ الأشعة تحت الحمراء إلا بكمية قليلة جداً، حيث تمتصها الصخور وتربة الأرض، وهذه الكمية من الأشعة لا يمكنها النفاذ مرة أخرى، فيعكسها الغلاف الجوي.
أما عند القمم، حيث تقل فاعلية الغلاف الجوي، فإنه يفقد الكثير من الأشعة تحت الحمراء، فتفقد الكثير من درجة حرارتها وتبرد.
2 – لماذا تُصنع قضبان سكة الحديد من قطع صغيرة بينها فواصل؟
كمية الحرارة Czbcg7gyjr5l

تُقَطَّعُ القضبان المصنوعة من الصلب إلى أطوال تناسب العربات التي تحملها، وعند تجمع هذه القضبان عند بناء السكة الحديدية، تترك بينها مسافات بسبب تمدد القضبان عندما ترتفع درجة الحرارة، وفي بعض السكك الحديدية الحديثة، تُلحم القضبان بعضها ببعض في قطعة واحدة مستمرة.
ويتغلب على تأثير الارتفاع في درجة الحرارة بنوع مرن من الصُلب يلائم هذه الظروف
3 – لماذا تتمدد المعادن بالحرارة؟

تتكون المعادن، كباقي المواد، من جزيئات في حركة مستمرة، وعلى الرغم من أن جزيئات المواد الصلبة لا تتحرك بحرية كافية، فإنها تتذبذب كقطعة من الفلين تطفو فوق الأمواج.
وإذا ما سخن معدن تتذبذب جزيئاته بسرعة أكثر، وتتوقف السرعة على درجة الحرارة في أي وقت من الأوقات.
وكلما زادت سرعة الجزيئات، زاد تصادمها، فتشغل حيزاً أكبر، ولهذا السبب تتمدد معظم الأجسام بالحرارة، وتنكمش بالبرودة
4 – لماذا لا ترفع قطعة من الثلج مستوى سطح الماء في كوب عند انصهارها فيه؟

[b]إذا وضعت قطعة من الثلج في كمية من الماء داخل إناء مدرج، فإن قطعة الثلج لا ترفع مستوى الماء والسبب في ذلك يرجع إلى قاعدة (أرخميدس) التي توضح أن الجسم الطافي يزيح كمية من الماء قدر وزنه، فإذا كان وزن قطعة الثلج غراماً واحداً، فإنها ستزيح غراماً من الماء، ولما كان وزن الماء المزاح من قطعة الثلج غراماً واحداً، فإن الماء الناتج من الثلج المنصهر لا يؤثر على الحجم النهائي، وذلك لأن الثلج عند انصهاره ينكمش، وربما يفسر ذلك السر فيما سبق. [/b]
[b]وعليه فإن الثلج عند انصهاره ينكمش لكي يحلّ محلّ الماء المزاح، فيبقى سطح الماء ثابتاً أثناء عملية الانصهار[/b]
[b]5 – ما السبب في أن زجاجات الترموس تحفظ حرارة السوائل؟[/b]
[b][/b]
[b][b]تتركب زجاجة الترموس أو (الزجاجة المفرغة) من وعاء زجاجي مُفَضَّض، مزدوج الجدران، مُفَرَّغ الحيّز، بين طبقتي جدرانه تفريغ جزئي من الهواء. [/b][/b]
[b][b]وبتفريغ الهواء بين جدران الإناء الداخلي، تصبح فإن هذه الطبقة المفرغة عازلاً لمنع تسرب الحرارة إلى خارج الترموس، وبذلك يمكن، بهذه الحالة، أن نحافظ على محتويات السائل داخل الترموس بدرجة حرارة ثابتة، بصرف النظر عن درجة حرارة الهواء المحيط بها[/b][/b]
[b][b]6 – لماذا نستعمل الماء في تبريد محرك السيارة ولا نستعمل الكحول؟[/b][/b]
[b][b][/b][/b]
[b][b][b]تُقاس كمية الحرارة بالسعرات، وهي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء درجة مئوية واحدة. أما الحرارة النوعية، فهي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة غرام واحد من المادة درجة مئوية واحدة. [/b][/b]
[b][b]ومن ذلك فإن الحرارة النوعية للماء هي واحد صحيح، وإنه يلزم 0.58 سعرة من الحرارة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الكحول درجة مئوية، أي أن الحرارة النوعية للكحول (0.85) والماء(1). [/b][/b]
[b][b]لنفرض أن محرك السيارة رفع درجة حرارة السائل المبرّد (35ْم) لذا فتجد أن غراماً واحداً من الماء سيمتص 35 سعراً حرارياً بمروره بالمحرك (واحد لكل درجة) وفي حالة الكحول فإنه سيمتص 20.3 سعرة (0.58) لكل درجة أي أن الكحول لا تمتص الحرارة أفضل من الماء. لذا فإنه لا يؤدي الغرض المطلوب وهو تبريد الحرارة المرتفعة للمحرك[/b][/b]

[/b][b]7 – لماذا يتصدع الزجاج العادي عند وجود فرق كبير بدرجات الحرارة؟[/b]
[b][/b]
[b]يتصدع الزجاج عند وجود اختلاف بين درجات الحرارة. وذلك بسبب أنه رديء التوصيل للحرارة، حيث تتمدد الأجزاء التي تعرضت للتسخين، فعند تسخين الزجاج بسرعة فإن الزمن يكون غير كاف لتوزيع الحرارة على أجزاء الزجاج بالتساوي، حيث تتمدد بعض أجزاء الزجاج أكثر من غيرها ويسبب هذا التمدد غير المتساوي في زيادة الإجهاد على الزجاج فلا يتحمله ويتصدع والدليل على ذلك أن تمدد زجاج (البايركس) يبلغ ثلث تمدد الزجاج العادي لذا فإنه أقل عرضة للتصدع[/b]
[b]8 – لماذا يبدأ تجمد الماء عند السطح؟ [/b]
[b][/b]
[b]تنكمش معظم السوائل أو تزداد كثافتها بالتبريد، وإذا خضع الماء لهذه لقاعدة فإنه يبدأ بالتجمد من القاع حيث يكون أكثف، وبذلك تسقط الجزيئات الكثيفة إلى القاع، إلا أن الماء يختلف عن هذه القاعدة بهذا الشأن حيث إنه ينكمش بالتبريد حتى درجة (4ْ)م وهي أعلى قليلاً من درجة حرارة التجمد.. وهذا يعني أن الماء يكون في أكثف حالاته عند درجة حرارة 4ْم أما في الدرجات الحرارية الأعلى والأقل من هذه الدرجة فيكون أقل كثافة، وبذلك يطفو على السطح لذا فإن الماء عند الصفر المئوي يطفو لأنه أقل كثافة فيبدأ الماء بالتجمد عند السطح[/b]
9 – لماذا توضع خزانات التجميد في الجزء العلوي في الثلاجات؟

توضع خزانات التجميد في الجزء العلوي من الثلاجات للحصول على الدورة المطلوبة للهواء داخل الثلاجة، فالهواء البارد أثقل أو أكثف من الهواء الدافئ وببرودة الهواء بوساطة الثلج يسقط إلى قاع الثلاجة، وهذا يدفع الهواء الدافئ الأقل كثافة إلى أعلى حيث يأتي في ملامسة الثلج فيبرد، وبهذه الطريقة تتوافر دورة ثابتة للهواء تحاول حفظ كل الهواء المحبوس عند درجة حرارة واحدة

10 – لماذا لا تتجمد مياه الآبار في الشتاء؟

لقد أثبتت التجارب أن لدرجة حرارة الصخور الكائنة على عمق خمسين قدماً تظل ثابتة طول السنة، وأهم من ذلك أن درجة حرارتها تتخذ متوسط درجة حرارة المكان الواقعة فيه على مدار العام.

وماء البئر يكتسب درجة حرارة الصخرة التي يتخللها، وفي ذلك تفسير لسبب برودة مياه الآبار في الصيف، وعدم تجمدها على الإطلاق في الشتاء
11 – لماذا يدفأ الجو عادة عند سقوط الثلج؟

إذا سخّنا جليداً مجروشاً في إناء، وقسنا درجة حرارة مخلوط الماء والجليد، نجد أن درجة الحرارة تبقى ثابتة عند الصفر المئوي.
وعلى الرغم من أننا نواصل إمداد المخلوط بالحرارة، إلا أن درجة حرارته لا تتغير لذا فإن هذه الدرجة من الحرارة تسمى (بالحرارة الكامنة) (أي مختفية) والعكس صحيح، فعند تحويل هذا الماء الذي درجة حرارته صفر مئوي إلى جليد، فإن الغرام الواحد منه يجب أن يتخلى عن 80 سعرة حرارية، ليتحول إلى جليد عند نفس الدرجة وعندما يتكون الجليد في الجو يتخلى الماء عن كميات هائلة من الحرارة وهذه الحرارة هي التي تتسبب في رفع درجة حرارة الهواء ارتفاعاً قليلاً أثناء سقوط الجليد مدة طويلة
12 – لماذا نضيف الملح إلى الثلج لصناعة المثلجات ؟

[b]لا شك أن كل من قام بصناعة المثلجات في المنزل يعرف أن خليط الملح والثلج يُحدث درجة حرارة منخفضة جداً تكفي لتجميد في حين أن استخدام الثلج بمفرده لا يصلح لهذه العملية. ويرجع ذلك إلى أن الملح أثناء ذوبانه في المحلول يمتص الحرارة من الثلج، وبذلك يسبب انخفاضاً في درجة حرارة المحلول. [/b]
[b]وتستخدم مادة شبيهة بذلك في تثليج المياه في الرحلات إلا أنها مادة باهظة التكاليف، وهي مادة (الهايبو) التي تستخدم في التصوير ويكفي أن توضع هذه المادة في الماء وتغطس الزجاجة الحاوية على السائل المراد تبريده في المحلول، لنحصل على سائل بارد كالثلج[/b]

13 – لماذا تعمل القدور البخارية على الإسراع في عملية الطهي؟

كلنا يعرف أن الماء يتبخر، فجزيئات الماء الكائنة في سطحه في حركة دائمة وتفلت باستمرار من السطح إلى الهواء الذي يعلوه، وعندما يسخن الماء في إناء يزداد معدل تبخره، وعندما تصل درجة حرارة الماء إلى 100ْم يبدأ بالغليان، وإذا حاولنا تسخين الماء بعد وصوله إلى 100ْم نجد أن الغليان يصبح أعنف وينتج عنه بخار أكثر، ولكن درجة الحرارة لا ترتفع أي أن درجة 100ْم هي أعلى درجة يمكننا الوصول إليها عند غلي الماء. إلا أننا وجدنا طريقة لرفع درجة الحرارة التي يغلي بها الماء وهذا بالضبط ما تعمله القدور البخارية، حيث تتوقف درجة الحرارة التي يغلي عندها الماء على الضغط الواقع عليه، فإذا رفعنا الضغط، يغلي الماء عند درجة حرارة أعلى، وإذا خفضناه انخفضت درجة الغليان، فيوضع الطعام والماء في القدر البخارية ويُحْكَمُ غطاؤها، وعندما يتولد البخار في القدر، يتزايد الضغط على الماء، وبذلك يسمح لدرجة الغليان أن تزيد على 100ْم، ويزداد الضغط على القدر باستمرار حتى يبلغ مقداراً يسمع لتشغيل صمام ويسمح للبخار الزائد أن يتسرب عند هذه المرحلة
14 – لماذا تؤثر الرطوبة في راحتنا الجسمانية؟

إننا نشعر براحة معتدلة إذا كانت الرطوبة منخفضة حتى ولو كانت درجة حرارة الجو المحيط بنا، عالية، فيكون الهواء المحيط بنا تحت هذه الظروف غير مشبع بالماء إلى درجة كبيرة، وعلى استعداد للسماح للعرق بالتبخر، وعندما يتبخر الماء من أجسامنا يمتص كمية من الحرارة فيبرد الجوّ، ويجعلنا نشعر براحة تامة.
أما إذا كانت الرطوبة عالية، فإن التبخر يحدث بمعدل بطيء، وتزول كمية من حرارة أجسامنا، ولكنها أقلّ مما لو كانت الرطوبة منخفضة، وهذا يجعلنا نشعر بالحرارة المنهكة حتى ولو كانت درجة الحرارة غير عالية.

عدد المساهمات : 60 تاريخ التسجيل : 20/09/2011

» درجة الحرارة وقياسها
» كلفن ودرجات الحرارة
» التغير الدوري لدرجة الحرارة
» ورقة عمل (1-2) سجل سير التعلم : عناصر الطقس - درجة الحرارة
» الدورة اليومية و الدورة السنوية لدرجة الحرارة