لخّصلي

ممكن توليد الحرارة عن طريق: تتنقل الحرارة بين الأجسام بالإشعاع والتوصيل حراري والحمل الحراري. كلمه حراره يا اختصار للانسياب الحراري او التدفق الحراري لانه لا يوجد حراره الا اذا انتقلت من مكان لاخر ولا تعريف الانسياب الحراري يقول انه انتقال الطاقه من مكان لاخر نتيجه اختلاف درجات الحراره فيه. لابد من التفريق بين الحراره ودرجه الحراره internal energy) وهى قيمة تبين مدى قابلية جسم ما لتخزين الطاقة الحرارية جيت ترمز C لقيمة الطاقة الحرارية Q والتي يجب امداد جسم او نظام ما بها لرفع درجة حرارتك درجة مئوية واحدة وعلى هذا الأساس فأن وحدة التحميل الحراري هى الجول لكل كلفن .

الحرارة في الفيزياء والكيمياء إحدى أشكال الطاقة، يترافق معها حركة الذرات أو الجزيئات أو أي جسيم يدخل في تركيب المادة. ممكن توليد الحرارة عن طريق:
التفاعلات الكيماوية مثل الاحتراق ، أو التفاعلات النووية كالاندماج النووي الحادث في الشمس ، أو الإشعاع الكهرطيسي كالحاصل في المواقد الكهرطيسية ، أو الحركة مثل احتكاك أجزاء الآلات.
تتنقل الحرارة بين الأجسام بالإشعاع والتوصيل حراري والحمل الحراري. وتنتقل الحرارة تلقائيًا من درجة الحرارة الأعلى للأدنى. فدرجة الحرارة هي مقياس مدى سخونة جسم ما أو برودته، وهي التي تحدد اتجاه انتقال الحرارة تلقائيًا، إلا أنه ممكن استنفاذ شغل لنقلها في الاتجاه المعاكس.

العناصر :

1. الحراره ومفهومها.


2. السعه الحراريه.


3. السعه الحراريه النوعيه.


4. الحراره الكامنه.

1- الحرارة ومفهومها :
كلمه حراره يا اختصار للانسياب الحراري او التدفق الحراري لانه لا يوجد حراره الا اذا انتقلت من مكان لاخر ولا تعريف الانسياب الحراري يقول انه انتقال الطاقه من مكان لاخر نتيجه اختلاف درجات الحراره فيه.
لابد من التفريق بين الحراره ودرجه الحراره
لابد من تعريف درجه الحراره
*تعرف درجه الحراره بأنها مقياس مدى سخونه جسم ماء او برودته و هي التي تحدد اتجاه انتقال الحراره تلقائيا الا انه ممكن انتقال شغل لنقلها في اتجاه معاكس تسمى كميه الحراره اللازمه لرفع درجه حراره الجسم ما درجه واحده مئويه (بالسعه الحراريه)
ثانيا الحراره ..
*تعرف الحراره بأنها /هي القوه المحركه لمعظم الحياه على الارض تعرف الحراره في الفيزياء والكيمياء بانها احدى اشكال الطاقه يترافق معها حركه الذرات او الجزيئات او اي جسم يدخل في تركيب الماده و يمكن ان تولد حراره عن طريق
1-التفاعلات الكيميائيه مثل الاحتراق
2-التفاعلات النوويه اي الاندماج النووي الحادث في الشمس
3-الاشعاع الكهروطيسي كا الحادث في المواقد الكهروطيسيه
4-حركه .احتكاك اجزاء الآلات.
*انتقال الحراره :تنتقل الحراره بين الاجسام بالاشعاع والتوصيل الحرارى والحمل الحراري و تنتقل الحراره تلقائيا من درجه الحراره الاعلي للادني او من الجسم الساخن الى الجسم البارد ولا تنتقل العكس يزيد ذلك من الطاقه الداخليه
(internal energy)
للذرات الجسم الابيض في ترتفع درجه حرارته وتنخفض الطاقه الداخليه لذرات الجسم الاسخن وتنخفض وبالتالي درجه حرارته ويستمر انتقال الحراره ذلك حتى تتساوي درجه الحراره في الجسم مين او في المخلوط اذا كان مخلوطا و يحدث اتزان حراري ذاتياthermal equilibrium
*تمدد الجسم عند درجه ثابته (عمليه متساويه درجه الحراره)
هي عمليه سبوت او تساوي درجه حراره النظام وتحريك حرارته هي حدوث تغيير في النظام الثرموديناميكي حيث تظل درجه الحراره ثابته عندما نقوم بضغط غاز تنتشر فيه حراره و ترتفع درجه حرارته و لكي نحافظ على النظام في درجه حراره ثابته لابد من اخذ تلك الحراره الزائده من النظام لكي يبقى عند درجه حراره ثابته وبالعكس عندما يتخلخل الضغط في الغاز تنخفض درجه حرارته في تلك الحاله لابد من امداد النظام بحراره من الخارج المحافظه على ثبات الحراره

• يمكننا القيام بالمحافظه على درجه الحراره غازاو جسم بوضعه في حمام حراري اخفض درجه حراره الجسم عوضتها حراره من الحمام الحراري في يبقى درجه حراره الجسم ثابته
  ( مثال من حياتنا اليوميه تبلغ درجه حراره جسم الانسان 37 درجه مئويه وهي درجه ثابته )
  *المكافئ الميكانيكي للحراره:قام العالم جول اثبات ان الطاقه الميكانيكيه تتحول الى حراره وان الحراره ما هي الا صوره من صور الطاقه ويمكن تحويلها من صوره الى اخرى وكانت التجربه تعتمد على التغير في طاقه الوضع الاثقال التي تحرك المروحه داخل اناء مع زوج نتيجه الاحتكاك بين المروحه والماء ينتج عنها ارتفاع في درجه حراره الماء و دراسه التغير في طاقه الوضع mghمع ارتفاع درجه حراره الماء في اناء وجه العالم جول ان العلاقه بين طاقه الوضع وارتفاع درجه الحراره هي علاقه طرديه وان ثابت التناسب يساوي 4.18c.J/kg
  *وحدات الحراره :قبل ان يتمكن العلماء من معرفه ان الحراره هي طاقه اي قبل تجربه العالم الجوال الشهيره التي اثبت فيها ان الحراره هي سوره من سور الطاقه فقد اعطي العلماء وحده والكالوري (Calorie)
  والكالوري هي : مقدار الحراره(الطاقه ) اللازمه لرفع درجه حراره جرام واحد من الماء من( 4.5-15.5)
  و بعد ان اثبت العالم جولان الحراره هي طاقه يمكن التعبير عن وحده الحراره( بالجول)
  *يوجد ايضا ادوات اخرى لقياس درجه الحراره منها
  1-الكلفن يرمز له بالرمز K و هو المقياس المعتمد من المنظمه العالميهsl
  2-السلسيوس يرمز له بالرمز C و هو المقياس المعتمد في الحياه اليوميه في معظم دول العالم
  3-الفهرنهايت يرمز له بالرمز Fو هو المقياس المعتمد في الولايات المتحده الامريكيه و يمكن التحول من الفهرنهايت الى السيليزي زيوس من المعادله التاليه
  C=[F-32)/1.8
  *معيار درجه الحراره:-اختار العلماء الماء والحالات التي يمر فيها وهي الصلب والسائل والغاز كمعيار لدرجه الحراره حيث اخذ حاله انتقاله بين السائل والجليد واعطوها الرقم صفر سليزيوس كما اعطاء اخرون درجه 32 فهرنهايت بينما حاله انتقاله بين السائل والغاز بانها حاله ثابته للمقارنه فاعطت الرقم 100 في يلسيوس والرقم 212 فهرنهايت
  *ادوات قياس الحراره:-
  1-ميزان الحراره الزئبقي
  2-ميزان الحراره ذو المقاومه الكهربائيه
  3-ميزان الحراره الاشعاعي
  *دور الحراره في الطبيعه:-
  1-تلعب دورا هاما في معظم المجالات العلميه(فيزياء كيمياء احياء)
  2-تلعب دورا عاما في التحكم في مدي رد الفعل البخاري الكيميائي من ما يفسر سبب احتفاظ الجسم البشري في درجه حراره 37
  3-لها دور كبير في العديد من التطبيقات الصناعيه
  4-تدخل في بعض التطبيقات العلميه.

2- السعه الحراريه :

• السعة الحرارية هى مصطلح من علم الديناميكا الحرارية يرمز لة عادة بالرمز C.
  وهى قيمة تبين مدى قابلية جسم ما لتخزين الطاقة الحرارية جيت ترمز C لقيمة الطاقة الحرارية Q والتي يجب امداد جسم او نظام ما بها لرفع درجة حرارتك درجة مئوية واحدة وعلى هذا الأساس فأن وحدة التحميل الحراري هى الجول لكل كلفن .
  •وهذا هو التعريف الترموديناميكي للحرارة النوعية لغاز حيث تعنى U الطاقة الداخلية للمادة ،اما فى حالة ثبات الضغط فتعنى H إن ثالبي المادة وهى طاقة اعم من الطاقة الداخلية .
  *وطبقاً لهذا التعريف تكون السعة الحرارية هى معدل تغير الطاقة الداخلية للمادة بتغير درجة الحرارة .
  وهناك تعريف اخر للسعة الحرارية (هى كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الجسم كلة درجة سليوس واحدة ).
  وتتغير السعة الحرارية بتغيير الكتلة
  -ومن الممكن ان نتعرف على السعة الحرارية للماء والسعة الحرارية للغاز المثالي :-
  -اولاً:السعة الحرارية للماء تختلف السعة الحرارية لمادة عند درجات حرارة مختلفة .
  فعلى سبيل المثال نجد السعة الحرارية للماء عند درجة حرارة 20 درجة مئوية تختل طفيفًا
  عنها عند درجة حرارة 15درجة مئوية
  •ماء عند C20: C=4,190kj/(kg K)
  •ماء عند 15C:C=4,186kj/(kj K)
  وهكذا فهى تختلف بين درجة الصفر المئوي إلى 100 درجة مئوية .
  عند الصفر المئوي تسود حرارة الانصهار اى تحول الثلج إلى ماء وعند 100 درجة مئوية للماء تسود درجة الغليان .
  لكي ينصهر الثلج ويتحول إلى ماء فهو يحتاج لامتصاص حرارة من الخارج ، ويظل يمتص حرارة من الخارج عند درجة حرارة ثابتة وهى الصفر المئوي حتى يتحول الثلج إلى ماء .تلك هى حرارة الانصهار وهى تعادل 333 كيلو جرام / كيلو جرام بعد ذلك يمتص حرارة بمقدار سعتة الحرارية فترتفع درجة حرارة الماء من الصفر المئوي إلى 1 درجة مئوية .
  -ثانياً : السعة الحرارية لغاز مثالي العلاقة بين السعة الحرارية عند ثبات الضغط والسعة الحرارية عند ثبات الحجم Cv.
  وعلى الأخص الغازات تعتمد على الظروف المحيطة ، ولهذا نفرق بين السعة الحرارية عند ثبات الضغط Cp وبين السعة الحرارية للغاز عند ثبات الحجم Cv.
  فعند ثبات الحجم يحدث تغير الحالة عن طريق امداد الغاز بحرارة من الخارج فتعمل على ارتفاع درجة حرارة الغاز وهذا معناه زيادة طاقة حركية جزيئات الغاز . اما فى حالة امداد الغاز بحرارة من الخارج مع المحافظة على ثبات الضغط فنجد ان الغاز يقوم بأداء شغل حيث يزداد الحجم الغاز .ويحدث ذلك بسبب تمدد الغاز تحت وقع الحرارة وبسبب محافظتنا على ثبات الضغط.
  -اى انة فى حالة ثبات الضغط يستهلك جزء كبير من الحرارة التى تمد بها الغاز من الخارج فى اداء شغلى حجمي لذلك لا بد من امداد الغاز بكمية اكبر من الحرارة فى حالة ثبات الضغط لرفع درجة حرارتة درجة واحدة عن كمية الحرارة الواجب إمدادها للغاز فى حالة ثبات الحجم لرفع درجة حرارتة درجة واحدة .
  -•ولا تعد السعة الحرارية صفة مميزة للمادة وذلك لان السعة الحرارية تختلف باختلاف كتلة الجسم ونوع مادتة بينما الحرارة النوعية تعتمد على نوع المادة ولا تتغير بتغير كتلة الجسم .
  وجد بالتجربة العلمية ان كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة المادة تختلف حسب طبيعة المادة فعلى سبيل المثال كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1Kg من درجة مئوية واحدة تساوى 4186 ولكن لرفع درجة حرارة 1Kg من النحاس درجة مئوية واحدة يلزم 387 ولهذا فاننا نحتاج إلى تعريف كمية فيزيائية جديدة .
  وبالنسبة للمواد الصلبة والسوائل لا تختلف السعة الحرارية عند ضغط ثابت عند تلك المقاسة عند حجم ثابت.اما بالنسبة للغازات فنميز بين السعة الحرارية عند ضغط ثابت والسعة الحرارية عند حجم ثابت ، حيث تتمدد الغازات كثيرًا بالحرارة.

3- السعه الحراريه النوعيه :
الساعه حراريه النوعيه تعرف على انها تساوي الطاقه الحراريه اللازمه لرفع درجه حراره جسمه واحد من الماده درجه سيليزيه واحده:
ولا بد لنا من تعريف الحراره النوعيه لماده جسم فتعرف على انها هي القصور الحراريه لو وحده الكتل (1gk).
القصور الحراري:ميل الجسم الممانعه التغير في درجه حرارته ولابد لنا ان نعلم لك المعلومه وهي ان تمتص المواد المختلفه كميات مختلفه من الطاقه الحراريه النوعيه لهذه المواد وتعتبر الحراره النوعيه للماء اكبر من الحراره النوعيه الى اي ماده سواء كانت صلبه او سائله وايضا هناك عده اسئله قصير وتبين لنا الشكل اوضح للاستسفارات عن السعه الحراريه النوعيه استخدام الماده في تبريد محرك السياره وذلك لان الحراره النوعيه له كبيره اي كميه قليله من الماء ثم تصفى بمقدار كبير من الحراره فتنخفض درجه حراره المحرك و ترتفع درجه حراره الماء قليلا.
وايضا المناطق الصحراويه ملاحظ انها تكون شديده الحراره صيفا كارثه البرود الشتاء بسبب غياب المسطحات المائيه كما اننا اذا اردنا ان نرفع درجه حراره الجسم ما فعلينا ان نزيد الطاقه الحراريه ل جزيئاته وقد تحقق ذلك بالسماح للحراره بان تنساب الى هذا الجسم من جسم اخر اكثر سخونه و شابه ذلك اذا اردنا جعل جسم يتبرد فاننا لن نسمح للحراره بان تنسابمن هذا الجسم الى جسم اخر اكثر بروده ولكي يمكنني وصف عمليات التسخين والتبريد هذا وصفا كم يا يجب معرفه كميه الحراره اللازمه لتغيير درجه حراره الجسم وهنا تعرف كميه الحراره التي يجب ان تنساب من جزيئات الماده او وحده الكتله من الماده حتى تتحول درجه حرارتها بمقدار درجه واحده باسم السعه الحراريه النوعيه للماده المتعارف عليه ونظره لذلك فانه عندما تنتقل كميه من الحرارهQ الى كتله قدرهاm من الماده حين ترتفع درجه حراره هذه الكتله في مقدار ماء ويكون هذا المقدار∆tوعلى ذلك نستنتج من التعريف يمكننا أن نستنتج القانون ذلك
Q=cm∆t

4- الحراره الكامنه :
الحرارة الكامنة : تعرف ايضا ب (الطاقة الكامنة) و هي كمية من الحرارة اللازمة لتحويل المادة من حالة إلى أخرى لكل واحد كيلو جرام من المادة، وتعتبر من الخصائص المميزة للمادة (أي من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة أو إلى الحالة الغازية)
وحدة القياس : الجول.
و هذا التعريف يرجع إلى جوزيف بلاك إلا ان هذا التعريف قد استبدل حديثا بتعبير إنثالبي التحول.
مثلا : الحرارة الكامنة حرارة تبخر : وبالنسبة للماء هي كمية الحرارة اللازمة لتبخير واحد كيلو جرام من الماء و إن الماء يبدأ بالغليان في ظروف الضغط العادي عند درجة حرارة ثابتة وهي 100 درجة مئوية وعند 100 درجة مئوية تظل درجة الحرارة ثابتة حتي يتحول كل الماء إلى بخار.

و توجد لكل سائل سواء كان ماء أو زئبقا أو نحاسا حرارته الخاصة به للبخر وبالتالي فكل مادة لها حرارة تبخر أو غليان وحرارة انصهار أو تجمد ويتم تعيينها معمليا.
و هناك كمية حرارة أخرى للحرارة الكامنة :
_حرارة كامنة للتجمد حرارة انصهار : هي كمية الحرارة اللازمة لتحويل 1 كيلوجرام من المادة الصلبة مثل الحديد من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. وهذا يحدث عند درجة حرارة معينة تختلف من مادة لمادة.
وهذا التحول يحدث دائما عند درجة حرارة ثابتة. أي أننا بتبريد الماء مثلا إلى درجة الصفر، يبدأ الماء في التحول إلى ثلج. وتظل درجة الحرارة ثابتة عند درجة الصفر المئوي رغم استمرارنا في التبريد ولا تبدأ درجة الحرارة في الهبوط ثانيا إلا بعد تحول كل الماء إلى ثلج.
وخلال تحول المادة الصلبة إلى سائل وكذلك عند تحول السائل إلى الحالة الغازية لا بد من تزويد المادة بحرارة من الخارج و يسمى هذا النوع من العمليات بأنها تمتص الحرارة وبالعكس عندما يتحول الغاز إلى سائل أوالسائل إلى الحالة الصلبة ينتج عن ذلك حرارة ولذلك نقول عن ذلك النوع من التحول أنه يصدر حرارة .
ومثالا علي ذلك عندما يتحول جزيئا للماء من حالة السائل إلى بخار فإن سطح الماء يفقد شيئا من الحرارة وتنخفض درجة حرارة الماء. ذلك لأنه تلزم طاقة للتغلب على القوى الرابطة بين الجزيئات في الوسط السائل بحيث يتحرر الجزئ ويغادر سطع الماء وعند تكثف جزئ الماء وعودته وارتباطه بالماء ثانيا فإنه يطلق تلك الحرارة ويعيدها إلى الماء
تلك الحرارة التي اكتسبها من قبل عندما تحول إلى بخار.
لحساب الحرارة الكامنة من :
Q=mL
حيث:
Q
هي كمية الطاقة الممتصة أو الصادرة من المادة أثناء تحولها من حالة إلى حالة وتقدر بالجول
L
الحرارة الكامنة للمادة تختلف من مادة لمادة.
أي أنه لتعيين الحرارة الكامنة لمادة معينة نعين كمية الحرارة الناتجة أثناء تحول المادة من الحالة الغازية مثلا إلى الحالة السائلة ونقسمها على كتلة المادة بالجرام أو بالكيلوجرام.