حقيبة موهوب2 علوم-46-60 PDF

‫‪6‬‬ ‫‪Thermal Equilibrium‬التزان الحراري‬ ‫‪Thermal Contact‬التالمس الحراري‬ ‫يكون الجسمان في حالة اتزان حراري عندما تكون درجة‬ ‫حالة يتم فيها تبادل للحرارة بين جسمين‪،‬‬ ‫حرارتيهما متساوية‪ ،‬وعندها يكون معدل انتقال الطاقة‬ ‫و...

‫‪6‬‬ ‫‪Thermal Equilibrium‬التزان الحراري‬ ‫‪Thermal Contact‬التالمس الحراري‬ ‫يكون الجسمان في حالة اتزان حراري عندما تكون درجة‬ ‫حالة يتم فيها تبادل للحرارة بين جسمين‪،‬‬ ‫حرارتيهما متساوية‪ ،‬وعندها يكون معدل انتقال الطاقة‬ ‫و ليس ا‬ ‫شرطا ان يكون بينهما تالمس فيزيائي‪.‬‬ ‫بينهما متساوي‪.‬‬ ‫العالقة بين (الضغط – درجة حرارة) للغازات‪:‬‬ ‫الرسم البياني لثالث غازات من انواع مختلفة‪.‬‬ ‫مالحظة هامة‪:‬‬ ‫ا‬ ‫جميع الغازات يصبح ضغطها صفرا عند درجة حرارة ‪:‬‬ ‫‪ -273.15 C‬وتسمى الصفر المطلق )‪(0 K‬‬ ‫‪o‬‬ ‫الصفر المطلق‪ :‬اقل درجة حرارة يمكن ان تصل إليها‬ ‫المادة‪.‬‬ ‫وهو الوحدة الدولية لقياس درجة الحرارة‪.‬‬ ‫‪-----------------------------------‬‬ ‫ماذا يحدث عند الصفر المطلق؟‬ ‫تفقد الغازات طاقتها و تستقر في قاع الوعاء ويصبح‬ ‫حجمها هو حجم جسيماتها فقط‪.‬‬ ‫‪-------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬  ‫‪7‬‬ ‫المقاييس الحرارية السائلة‪:‬‬ ‫تستخدم سائل يتمدد داخل انبوبة ضيقة‪ ،‬ويشير إلى درجة الحرارة‪.‬تدرج المقاييس الحرارية السائلة بثالث‬ ‫طرق (مقاييس)‪:‬‬ ‫السلزيوس 𝐶𝑇 والفهرنهايت 𝐹𝑇 و الكالفن 𝐾𝑇‬ ‫هناك نقطتان عياريتان على كل تدريج وهما‪ :‬نقطة تجمد الماء وغليانه‪.‬‬ ‫ومن عيوبها‪ )1 :‬اختالف القراءة باختالف السائل المستخدم‪.‬‬ ‫‪ )2‬لها مدى محدود (يعتمد على نقطة التجمد والغليان)‪.‬‬ ‫‪(TC − 0) TC‬‬ ‫)‪(T − 32‬‬ ‫=‬ ‫‪= F‬‬ ‫‪100‬‬ ‫‪100‬‬ ‫‪180‬‬ ‫)‪(T − 32‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪TC = 100 F‬‬ ‫)‪TC = (T F − 32‬‬ ‫‪180‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪T‬‬ ‫‪T‬‬ ‫‪(T F − 32) = 9 C‬‬ ‫‪T F = (9 C ) + 32‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪T K = TC + 273.15‬‬ ‫تمدد الماء‪:‬‬ ‫تتمدد السوائل بارتفاع درجة حرارتها وبالتالي تقل كـثافتها‪.‬‬ ‫بينما الماء يختلف عنها‪:‬‬ ‫مع ارتفاع درجة حرارة الماء من صفر إلى 𝐶 𝑂‪ 4‬يقل حجمه‬ ‫(ينكمش) وتزداد كـثافته‪ ،‬ثم يتمدد بالطريقة المعتادة بعد‬ ‫ذلك‪.‬‬ ‫يفسر ذلك تمكن الكائنات البحرية من العيش في المناطق‬ ‫البحرية المتجمدة‪ ،‬حيث ان الطبقة السطحية للماء (الجليد)‬ ‫تكون عند درجة حرارة الصفر المئوي و اقل كـثافة من الطبقات‬ ‫التي تحتها والتي تكون عند درجات حرارة في حدود 𝐶 𝑂‪4‬‬ ‫فكر‪ :‬عند اي درجة حرارة تكون كـثافة الماء اعلى ما يمكن؟‬  ‫‪8‬‬ ‫طرق انتقال الطاقة الداخلية (الطاقة الحرارية)‪:‬‬ ‫يحدث انتقال الطاقة من جسم لخر بثالث طرق مختلفة‪ ،‬وفي الحياة العملية قد يحدث النتقال بطريقتين او‬ ‫حتى بالطرق الثالث مجتمعة‪.‬‬ ‫اإلشعاع‬ ‫الحمل‬ ‫التوصيل‬ ‫ليحتاج وسط ناقل‪.‬‬ ‫يحتاج وسط ناقل (مائع)‪.‬‬ ‫يحتاج وسط ناقل‪.‬‬ ‫تنقل الحرارة بواسطة المواج‬ ‫تنقل الحرارة من الطرف تنقل الحرارة بحملها على طبقات المائع‬ ‫الساخنة والتي تتمدد وتقل كـثافتها وترتفع الكهرومغناطيسية‪.‬‬ ‫الساخن للطرف البارد‬ ‫بواسطة التصادمات بين لتحل محلها طبقة باردة وهكذا‪.‬‬ ‫الجزيائت واإللكـترونات انواع الحمل‪ :‬قسري – طبيعي‪.‬‬ ‫الحرة‪.‬‬ ‫مثل ‪ :‬تسخين الشمس لالرض‪.‬‬ ‫مثال‪ :‬انتقال الحرارة عبر مثل‪ :‬مدفاة المنزل‪ ،‬دورق ماء يغلي‪.‬‬ ‫لوح‬ ‫معدني‪.‬‬ ‫فكر‪:‬‬ ‫لماذا الغازات ل توصل الحرارة بشكل جيد؟‬ ‫لماذا تشعر اقدامنا بالدفء اكـثر عند السير على سجادة صوفية مقارنة بالبالط؟‬ ‫لماذا يفضل ارتداء المالبس فاتحة اللون في اليام الحارة‪.‬‬  ‫‪9‬‬ ‫الحرارة النوعية ‪Specific Heat‬‬ ‫السعة الحرارية ‪Heat Capacity‬‬ ‫كمية الحرارة الالزمة لرفع درجة حرارة عينة من المادة‬ ‫كمية الحرارة الالزمة لرفع درجة حرارة عينة من‬ ‫كـتلتها ‪ 1 kg‬بمقدار درجة سيلسيوس واحدة‪.‬‬ ‫المادة بمقدار درجة سيلسيوس واحدة‪.‬‬ ‫‪Q = mc T‬‬ ‫‪Q = C T‬‬ ‫‪ : C‬السعة الحرارية )‪(J/ 0 C‬‬ ‫‪ : Q‬كمية الحرارة المنتقلة للعينة (موجبة) او المنتقلة منها (سالبة) )‪(J‬‬ ‫‪ : T‬فرق درجات الحرارة بالسليوس او الكالفن ‪ : c‬الحرارة النوعية‬ ‫‪ : m‬كـتلة العينة )‪(kg‬‬ ‫)‪(J/kg.0 C‬‬ ‫مالحظات هامة‪:‬‬ ‫‪ -‬الحرارة النوعية تعتمد على نوع المادة‪ ،‬ويعد الماء من اكـثر المواد في حرارتها النوعية‪.‬‬ ‫‪-‬كلما زادت الحرارة النوعية للمادة كانت ابطا في التسخين والتبريد‪ ،‬ولذلك‪:‬‬ ‫تسخن رمال الشاطئ اكـثر من ماء البحر‪.‬‬ ‫يستخدم الماء في تبريد المحركات لنه يمتص كمية من الحرارة اكبر من المواد الخرى حتى ترتفع درجة‬ ‫حرارته‪.‬‬ ‫تدريب (‪)١‬‬ ‫احسب كمية الحرارة التي يمتصها ‪ 2 kg‬من الماء لترتفع درجة حرارته من 𝐶 ‪200‬وحتى 𝐶 ‪ ، 300‬علما بان‬ ‫الحرارة النوعية للماء 𝐶 ‪4180 J/kg.0‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪----------------------------------------------------------------------------------------- ---------‬‬  ‫‪10‬‬ ‫تدريب (‪)2‬‬ ‫يوضح الشكل تمثيل بياني للعالقة بين درجة الحرارة وكمية الحرارة المكـتسبة عند تسخين اربع سوائل‬ ‫مختلفة من نقطة النصهار لنقطة الغليان‪ ،‬اي السوائل لها سعة حرارية اكبر‪.‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫تدريب (‪)3‬‬ ‫عينة من مادة كـتلتها ‪ 1000 gm‬يلزم ‪ 274 kJ‬لرفع درجة حرارتها بمقدار ‪ 274 K‬حرارتها النوعية‬ ‫تساوي‪:‬‬ ‫‪1 J/kg.𝑜 𝐶.A‬‬ ‫‪1000 J/kg.𝑜 𝐶.B‬‬ ‫‪274 J/kg.𝑜 𝐶.C‬‬ ‫‪548 J/kg.𝑜 𝐶.D‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪------------------------‬‬  ‫‪11‬‬ ‫حفظ الطاقة (الكالوريمترية)‪:‬‬ ‫ينص على ان الطاقة التي تترك الجزء الساخن من النظام المعزول بواسطة الحرارة‪ ،‬تساوي الطاقة التي تذهب‬ ‫إلى الجزء البارد من النظام‪.‬‬ ‫يستخدم المسعر (انظر الشكل) لتحديد الحرارة النوعية للمواد‪.‬‬ ‫في مسائل الكالوريمترية نستخد العالقة التالية‪𝑄𝑐𝑜𝑙𝑑 = −𝑄ℎ𝑜𝑡 :‬‬ ‫مالحظات‪:‬‬ ‫‪)1‬نحدد المواد التي تفقد الحرارة والمواد التي تكـتسبها في النظام‪.‬‬ ‫‪ )2‬نطبق العالقة الخاصة بكمية الحرارة المفقودة او المكـتسبة لكل مادة‪.‬‬ ‫‪)3‬مجموع كميات الحرارة المفقودة=مجموع كميات الحرارة المكـتسبة‬ ‫‪ )4‬دائما خذ درجة الحرارة النهائية هي درجة الخليط‪.‬‬ ‫تدريب (‪)1‬‬ ‫كـتلة معدنية كـتلتها ‪ 0.1 kg‬سخنت لدرجة حرارة 𝐶 ‪2200‬ثم اسقطت في كاس عازل به ‪ 1 kg‬من الماء عند‬ ‫درجة حرارة ابتدائية 𝐶 ‪ ، 100‬فإذا كانت درجة الحرارة عند التزان للمجموعة 𝐶 ‪ ، 200‬احسب الحرارة النوعية‬ ‫للمعدن‪.‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪----------------------------------------------------------------------------------------------- ---‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫تدريب (‪)2‬‬ ‫إذا صب ‪ 0.2 kg‬من الشاي حرارته النوعية 𝐶 ‪ 4×103 J/kg.0‬ودرجة حرارته 𝐶 ‪ 800‬في كوب من الزجاج‬ ‫حرارته النوعية 𝐶 ‪ 8×102 J/kg.0‬وكـتلته‪ 0.1 kg‬ودرجة حرارته 𝐶 ‪ 200‬احسب درجة الحرارة عند التزان‬ ‫بفرض عدم تسرب الحرارة للمحيط الخارجي‪.‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬  ‫‪12‬‬ ‫تدريب (‪)3‬‬ ‫إذا تغيرت درجة حرارة جسم بمقدار 𝐹 𝑜‪ ، 360‬فإن درجة حرارته بالكالفن تتغير بمقدار‬ ‫‪A. 360 K‬‬ ‫‪1640‬‬ ‫𝐾)‪B. ( 9 +273‬‬ ‫‪C. 253 K‬‬ ‫‪D. 200 K‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫‪--------------------------------------------------------------------------------------------------‬‬ ‫تدريب (‪)4‬‬ ‫إذا كانت درجة حرارة الجو في يوم غائم 𝐶 𝑜‪ 25‬فإنها تساوي بمقياس فهرنهايت‪:‬‬ ‫𝐹 𝑜‪A. 77‬‬ ‫𝐹 𝑜‪B. 13‬‬ ‫𝐹 𝑜‪C. 31.7‬‬ ‫𝐹 𝑜‪D. 298‬‬ ‫تدريب (‪)5‬‬ ‫سبب اختالف المواد في قابليتها لرتفاع درجة حرارتها يعود إلى اختالف ‪:‬‬ ‫السعة الحرارية ‪A.‬‬ ‫الكـثافة ‪B.‬‬ ‫الحرارة النوعية ‪C.‬‬ ‫درجة الغليان ‪D.‬‬  ‫‪13‬‬ ‫تدريب (‪)6‬‬ ‫الطاقة المتدفقة بين جسمين نتيجة لختالف درجة حرارتيهما تسمى ‪:‬‬ ‫التزان الحراري ‪A.‬‬ ‫الحرارة ‪B.‬‬ ‫الطاقة الداخلية ‪C.‬‬ ‫درجة الحرارة ‪D.‬‬ ‫تدريب (‪)7‬‬ ‫كمية من الماء كـتلتها ‪ ، 2 kg‬إذا علمت ان الحرارة النوعية للماء 𝐶 ‪ ، 4180 J/kg.0‬مقدار التغير في درجة‬ ‫حرارة الماء عندما يحصل على كمية حرارة قدرها ‪ 2090 J‬تساوي‪:‬‬ ‫𝐶 𝑜‪A. 2‬‬ ‫𝐶 𝑜‪B. 1‬‬ ‫𝐶 𝑜‪C. 0.5‬‬ ‫𝐶 𝑜‪D. 0.25‬‬ ‫تدريب (‪)8‬‬ ‫عندما يكونان جسمان في حالة اتزان حراري‪ ،‬فإن معدل انتقال الطاقة بينهما‬ ‫اكبر من الجسم الساخن للبارد مقارنة بالعكس ‪A.‬‬ ‫متساوي بين الجسمين ‪B.‬‬ ‫اكبر من الجسم البارد للساخن مقارنة بالعكس ‪C.‬‬ ‫المعلومات غير كافية ‪D.‬‬  14 ‫المراجع‬ - Foo Seng Teek,Yee cheng Teik,Lee Beng Hin. Success Physics: Oxford Fajar,2013 - A Glencoe Program. Physics Principles and Problems: McGraw-Hill Companies United States of America, 2005 - Serway,Jewetts. Physics for Scientists and Engineers: Thomson Brooks ,2004  ‫علوم‪-‬كيمياء‬ ‫الحقيبة التدريبية ملوهوب‪2‬‬ ‫اإلدارة العامة للمسابقات‬ ‫الفريق العلمي للعلوم‬ ‫‪1‬‬ ‫بسم هللا الرحمن الرحيم‬ ‫‪2‬‬ 3  ‫مقدمة‬ ‫عزيزي الطالب عزيزتي الطالبة‪:‬‬ ‫مؤسسة امللك عبدالعزيز ورجاله للموهبة واإلبداع "موهبة “هي مؤسسة حضارية غير هادفة للربح ‪ ،‬أسسها‬ ‫خادم الحرمين الشريفين امللك عبدهللا بن عبدالعزيز آل سعود ‪ -‬رحمه هللا – عام ‪ 1419‬هـ ‪1999/‬م ‪ ،‬تسعى‬ ‫إلى إيجاد بيئة محفزة للموهبة واإلبداع‪ ،‬وتعزيز الشغف بالعلوم واملعرفة‪ ،‬لبناء قادة املستقبل من خالل‬ ‫منهجية‪ ،‬وفق أحدث األساليب العلمية وأفضل املمارسات العاملية في تعليم املوهوبين واملبدعين‪ ،‬الستثمار‬ ‫طاقاتهم وتمكينهم؛ كونهم الرافد األساس الزدهار االنسانية‪ ،‬وتسعى موهبة إلى دعم الرؤية بعيدة املدى لإلبداع‬ ‫واملوهبة ورعايتها في اململكة بما يوائم تطلعات وطموح أهداف رؤية ‪ 2030‬في تطوير القدرات البشرية املوهوبة‬ ‫واعداد جيل قادم يكون عماد اإلنجاز وأمل املستقبل‪ ،‬وعليه تؤمن موهبة بأن االستثمار في تعليم املوهوبين‬ ‫ًّ‬ ‫ً‬ ‫نخبويا بل ضرورة لالرتقاء بمعايير عالية الجودة في تعزيز قدراتهم حتى يسهموا في بناء‬ ‫ليس رفاهية وال عمال‬ ‫مجتمعهم ليصبحوا قادة املستقبل‪ ،‬كما تتمتع موهبة بخبرات طويلة في تنفيذ العديد من البرامج للطلبة‬ ‫ً‬ ‫دورا ً‬ ‫رئيسا في املنظومة املؤسساتية الحالية الداعمة لتعليم املوهوبين في اململكة‬ ‫املوهوبين واملبدعين فهي تمثل‬ ‫وتتكامل مع نظام التعليم الوطني من خالل برامج التعرف والرعاية الشاملة واملتكاملة للموهوبين وتبادل‬ ‫الخبرات بما يخص التخطيط والتطبيق ّ‬ ‫القيم مع املعنيين مثل وزارة التعليم واملؤسسات األكاديمية العاملية‬ ‫حول كيفية تصميم البرامج واملبادرات وتقديمها من خالل ممارسات تربوية متقدمة‪.‬‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ونظرا ألن املسابقات العلمية لم تعد ترفا يمكن االستغناء عنه‪ ،‬بل أصبحت معادال موضوعيا للتفوق والتقدم‬ ‫في املجاالت العلمية‪ ،‬وألنه مع زخم املنافسة للصعود على منصات التتويج أصبح على كل من يريد أن يحقق‬ ‫ذلك أن يسلك كافة السبل التي تتيح له ليس فقط الوصول إلى تلك املنصات‪ ،‬بل حجز مكان دائم عليها‪.‬‬ ‫وبين يديك اآلن الحقيبة التدريبية األساسية والتي من خاللها نتعرف بشكل مبدئي على طبيعة موضوعات‬ ‫وأسئلة املسابقات واألساسيات الواجب توافرها حتى ندخل في مرحلة االتقان التي تضعك على أول طريق‬ ‫املنافسة لنيل شرف تمثيل الوطن في املسابقات الدولية‪.‬‬ ‫ولقد حرصنا في هذه الحقيبة أن نقدم لكم املادة العلمية بلغة سهلة وجذابة تدفع شغفكم الى نقاط ابعد‬ ‫وعوالم أخرى من التحدي واالستمتاع بالتعلم‪.‬‬ ‫‪4‬‬  ‫الهداف العامة‪.‬‬ ‫ بناء مفاهيم أساسية في الكيمياء في اتجاه االستعداد للمشاركة في املسابقات‪.‬‬ ‫ تجهيزالطالب ملواصلة دراسة كيمياء الوملبياد‪.‬‬ ‫ إثراء امليدان بمادة علمية تدعم شغف املهتمين بكيمياء الوملبياد‪.‬‬ ‫ نشر ثقافة الوملبياد‪.‬‬ ‫الهداف الخاصة‪.‬‬ ‫‪.1‬أن يتعرف الطالب علي مفهوم الذرة والبنية الذرية‪.‬‬ ‫‪.2‬أن يتعرف الطالب على اليونات والصيغ الكيميائية‪.‬‬ ‫‪.3‬أن يستخدم الطالب املعلومات التي درسها في حل التدريبات‪.‬‬ ‫ا‬ ‫‪.4‬أن يقدم الطالب حلوال مبتكرة للمشكالت الواردة‪.‬‬ ‫‪.5‬أن يميزالطالب بين الحاالت الفرعية تحت كل موضوع‪.‬‬ ‫‪.6‬أن يتحقق الطالب ا‬ ‫دائما من معقولية ومنطقية الحلول التي يقدمها‪.‬‬ ‫‪5‬‬ 6