الحرارة وتحولات المادة - العلوم 1 - ثاني متوسط

رابط الدرس الرقمي الدرس الحرارة وتحولات المادة الطاقة الحرارية والحرارة عندما تضع قطعة قطعة من الثلج في كأس وتتركها قليلاً فإنها تأخذ في الانصهار تدريجيًا حتى تتحول إلى ماء، أي أنها تتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. ما الذي يجعل المادة تتحول من حالة إلى أخرى؟ للإجابة عن هذا السؤال تحتاج إلى التفكير في الجسيمات التي تتكون منها المادة. الطاقة تُعرّف الطاقة بأنها المقدرة على إنجاز الشغل أو إحداث تغيير ولقد درست www.ien.edu.sa في هذا الدرس الأهداف تعرف كلا من الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة. تقارن بين الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة. حالة المادة. تستكشف تغيرات الطاقة ودرجة الحرارة عن طريق الرسم البياني. الأهمية فيما سبق أنواعًا مختلفة من الطاقة، منها طاقة الحركة ، كما في طاقة حركة الجسيمات تربط تغير الطاقة الحرارية بتغير المكونة للمادة. وتعتمد حركة الجسيمات في حالة المادة على طاقتها الحركية. وكلما كانت طاقتها الحركية أكبر كانت سرعتها أكبر ، وزادت المسافات بينها . أما الجسيمات التي لها طاقة حركية قليلة فإنها تتحرك أبطأ، وتبقى متقاربة بعضها إلى بعض. وللجسيمات طاقة وضع (أو طاقة كامنة ) بالإضافة إلى طاقتها الحركية. ويطلق على مجموع الوضع والطاقة الحركية لجميع جسيمات الجسم الطاقة الحرارية تتغير حالة المادة بالتسخين والتبريد. Thermal Energy للجسم. وتعتمد الطاقة الحرارية على عدد الجسيمات في المادة ومقدار طاقتها. وإذا تغير عدد الجسيمات أو كمية الطاقة في كل جزيء الطاقة: المقدرة على إنجاز الشغل أو تغيّرت الطاقة الحرارية في العينة . لذا عند وجود عينتين متشابهتين تمامًا في الحجم إحداث تغيير. تحتوي العينة الأسخن التي درجة حرارتها أعلى على طاقة حرارية أكبر. لذا توصف الطاقة الحرارية بأنها خاصية كمية؛ لأنها تختلف باختلاف العينة من المادة طاقة مراجعة المفردات المفردات الجديدة الطاقة الحرارية • التجمد نفسها. وفي الشكل ۷ نجد أن الطاقة الحرارية لجسيمات الماء الساخن في الينبوع • درجة الحرارة • التبخر أكبر من طاقة الجسيمات المحيطة بها. . الحرارة الانصهار • التكثف الشكل العين الحارة في جبال العبادل والتي تبعد عن جازان ٥٠كم. استنتج لماذا يشعر الإنسان بالراحة في الماء الساخن حتى لو كان الطقس باردًا؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

الشكل جسيمات الشاي الساخن تتحرك أســــــــــع مـن جسيمات الشاي المثلج ودرجة حرارة الشاي الساخن أعلى من درجة حرارة الشاي المثلج. حدد في أي السائلين تكون طاقة حركة الجزيئات أكبر ؟ الربط مع الفيزياء درجة الحرارة ليس لجسيمات المادة جميعها المقدار نفسه من الطاقة الحركية؛ فبعضها طاقته الحركية أكبر من البعض الآخر. ودرجة حرارة Temperature الجسم هي متوسط الطاقة الحركية للجسيمات المكونة له. ويحسب المتوسط لعدد من القيم بقسمة مجموعها على عددها. مثال : يكون متوسط الأعداد ٢، ٤ ، ٨، ١٠ (۲+++١٠) : ٦٤ . لذا تختلف درجة الحرارة عن الطاقة الحرارية؛ فالطاقة هو أشكال الطاقة الطاقة الحرارية الحرارية هي مجموع الطاقات للجسيمات، في حين أن درجة الحرارة هي متوسط أحد أشكال الطاقة العديدة. ومن الطاقات. وفي الشكل ٨ نقول إن الشاي المثلج أبرد من الشاي الساخن، ويمكن أشكالها أيضًا الطاقة الكيميائية صياغة ذلك بطريقة أخرى؛ فنقول إن درجة حرارة الشاي المثلج أقل من درجة للمُرَكَّبات، والطاقة الكهربائية حرارة الشاي الساخن ، كما يمكنك القول إن متوسط الطاقة الحركية لجسيمات المستعملة في الأجهزة الكهربائية، الشاي المثلج أقل من متوسطها للشاي الساخن. والطاقة الكهرومغناطيسية الحرارة تنتقل الطاقة الحرارية من الجسم الأسخن إلى الجسم الأبرد عند تلامس للضوء، والطاقة النووية المختزنة جسمين مختلفين في درجة الحرارة، وتُسمى الطاقة الحرارية التي تنتقل من مادة في أنوية الذرات. درجة حرارتها أعلى إلى مادة درجة حرارتها أقل حرارة Heat. لذا عندما يُسخن اكتب قائمة بأمثلة توضح من جسم يكتسب طاقة حرارية، وتتحرك جسيماته بسرعة أكبر، وتزداد درجة حرارته. خلالها استعمال أشكال مختلفة وعندما يُبَرَّد يفقد جزءًا من طاقته الحرارية ، مما يبطئ من حركة جزيئاته، فتنخفض من الطاقة. درجة حرارته. ماذا قرات؟ كيف ترتبط كيف ترتبط الحرارة بدرجة الحرارة؟ ٧٦ وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

التغيرات بين الحالات الصلبة والسائلة يمكن للمادة أن تتغير من حالة إلى أخرى عند اكتسابها طاقة حرارية أو فقدانها. ويعرف هذا التغير بتغير الحالة. ويظهر الرسم في الشكل ۱۰ تغيرات درجة الحرارة مع الزيادة التدريجية للطاقة الحرارية لإناء جليد. الانصهار: يكتسب الجليد طاقة حرارية ، فترتفع درجة حرارته، كما في الشكل ١٠، وعند نقطة معينة تتوقف درجة الحرارة عن الارتفاع، مع أن الجليد ما زال يكتسب الطاقة الحرارية، ويبدأ في التغير، فيتحول إلى الماء السائل. يسمى التحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة الانصهار Melting. وتسمى درجة الحرارة التي يتم عندها تحول المادة من صلبة إلى سائلة درجة الانصهار. ودرجة انصهار الجليد صفر س. لا تنصهر المركبات غير البلورية ومنها المطاط والزجاج بالطريقة نفسها التي تنصهر بها المركبات البلورية؛ لأنها ليس لها تركيب بلوري ليتحطم. كما أن هذه المركبات تصبح أكثر ليونة عند تسخينها، كما يظهر في الشكل .۹. الشكل ٩ يبدأ الزجاج في الليونة تدريجيًّا عند تسخينه بدلا من انصهاره وتحوله إلى سائل. ويستخدم صانعو الزجاجيات هذه الميزة في تشكيل الزجاج. VV وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

الشكل ١٠ غاز حالات المادة التبخر: عندما تصل درجة حرارة الماء يوجد الماء - شأنه شأن الكثير من المواد - في حالات إلى ٠١٠٠ س - وه هي درجة غليانه - ثلاث محددة، هي الصلبة والسائلة والغازية. ويتحول تتحرك جزيئاته بسرعة كبيرة تكفي الماء عند درجات حرارة محددة من حالة إلى أخرى. لانفصالها وتغلبها على قوة تماسكها التي يوضح الشكل التغيرات التي تحدث عند تسخين تجعلها في الحالة السائلة، فتتبخر ويصير السائل غازا. وتثبت درجة الحرارة في الماء وتبريده. الانصهار: عندما ينصهر الجليد تثبت درجة حرارته حتى يتحول الجليد كله إلى ماء سائل. ومع استمرار أثناء الغليان حتى يتبخر السائل كله. . التجمد: عند تجمد الماء يفقد طاقة حراريةً تسخين الماء السائل تزداد سرعة اهتزاز جزيئاته، متحولا من الحالة السائلة إلى الحالة وترتفع درجة حرارته. الصلبة في صورة جليد. وكما هو الحال فى حالة الانصهار، تثبت درجة الحرارة في أثناء التجمد حتى يتحول السائل إلى صلب. VA تكثف سائل التكثف عند تبريد البخار يفقد جزءًا من طاقته و الحرارية، ويتحول إلى الحالة السائلة. وتسمى هذه العملية التكثف. ة الحرارة انصهار . صفر س تجمد الطاقة الحرارية صلب الحالة الغازية: بخار الحالة السائلة: ماء الحالة الصلبة جليد وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

العلوم عبر المواقع الإلكترونية التجمد يُسمى التغير من الحالة السائلة إلى الصلبة التجمد Freezing. ويحدث في سوائل المواد التي تكون بلورية في الحالة الصلبة. فعند تبريد السائل يفقد جزءًا من طاقته الحرارية، لذا تتباطأ حركة جسيماته، ويتقارب بعضها إلى بعض أكثر، فتزداد قوى التماسك بين هذه الجسيمات، ويبدأ تشكل بلورات المادة الصلبة. وتلاحظ في درجة التجمد الشكل ۱۰ أن عملية التجمد عكس عملية الانصهار. ارجع إلى المواقع الإلكترونية الموثوقة عبر شبكة الإنترنت للحصول على معلومات حول التجمد. نشاط اعمل قائمة بعدد من المواد ويطلق على درجة الحرارة التي يتم عندها تغير حالة المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة درجة التجمد. ودرجة انصهار المادة الصلبة هى نفسها درجة التجمد. فدرجة انصهار الجليد هي نفسها درجة تجمد الماء السائل، وهي صفره س. تبقى درجة حرارة المادة في أثناء عملية التجمد .ثابتة. ولأن لجسيمات المادة في ودرجات تجمد كل منها، وبين الحالة السائلة طاقة أكبر مما في الحالة الصلبة فإنها تقوم بإطلاق الطاقة للوسط كيف تؤثر درجة تجمد المادة في المحيط، وبعــــد تحول المادة إلى الصلابة تبدأ درجة الحرارة في الانخفاض أكثر سبل الاستفادة منها. إذا استمرت عملية التبريد. و تطبيق العلوم كيف ينقذ الجليد حبات البرتقال؟ يراقب مزارعو البرتقال في مناطق شمال وطننا انخفاض درجات الحرارة في الشتاء، واقترابها من التجمد؛ حيث يؤدي انخفاضها دون الصفر س إلى تجمد السائل (وهو الماء) في خلايا البرتقال و تمدده مما يسبب تلف الخلايا، ويجعل حبات البرتقال طرية، والمحصول عديم الجدوى تجاريًا. ولتجنب ذلك، يرشّ المزارعون البرتقال بالماء قبيل وصول درجة الحرارة إلى الصفرش. كيف تحمي عملية رش الماء البرتقال؟ تحديد المشكلة ارجع إلى الشكل ١٠ ، واشرح ماذا يحدث للماء عند درجة صفرس؟ حل المشكلة 1 .١. ما التغيرات التي تحدث لحالة الماء ولطاقته عند تجمده؟ ۲. كيف يحفظ الجليد المتكون على قشرة البرتقال الثمار من التلف؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 تجربة ملاحظة التبخر الخطوات التغيرات بين الحالات السائلة والغازية تلاحظ بعد هطول المطر تكوّن تجمعات من الماء على سطح الأرض، ثم لا تلبث أن تختفي بعد أيام. أين يذهب الماء؟ لقد تحوّل الماء إلى بخار، أي ماء في الحالة الغازية. وتتحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية - وبالعكس - عن طريق عمليتي التبخر والتكثف. ۱ . ضع قطرة واحدة من الكحول يدك. به بعد دقيقتين. الطبي بالقطارة على ظاهر التبخر ترتفع درجة حرارة الماء عند تسخينه حتى تصل إلى ١٠٠س، وعندها يبدأ الماء السائل في التحول إلى غاز. ويُسمى التحول من الحالة السائلة إلى الغازية التبخر ٢ . صف ما يحدث ليدك وما تشعر Vaporization .وهناك نوعان من التبخر ؛ في النوع الأول يحدث التبخر من أجزاء السائل كله؛ إذ تتولد الفقاقيع وتصعد إلى السطح، كما في الشكل ١١، ويُسمى هذا الغليان، كما تثبت درجة حرارة السائل خلال غليانه حتى يتحول السائل كله إلى بخار. ويطلق على درجة الحرارة هذه درجة الغليان. وفي أثناء الغليان تكتسب جسيمات السائل الطاقة الحرارية ، فتزداد سرعتها، وعندما يكتسب الجسيم الطاقة الكافية يفلت من السائل. ٣. اغسل يديك. التحليل ١ . ما التغيرات التي لاحظتها على مظهر الكحول الطبي؟ .. ما الإحساس الذي شعرت به خلال الدقيقتين؟ وكيف تفسر ذلك؟ الشكل ١١ يتحول السائل عند الغليان إلى غاز، وتتصاعد الفقاقيع إلى سطح السائل. حدد الكلمة التي تصف تحول السائل إلى غاز. أما النوع الثاني من التبخر فيحدث باستمرار على سطح السائل دون الحاجة إلى وصول السائل إلى درجة الغليان. وتختلف جزيئات السائل في طاقتها الحركية، مما يجعلها تتحرك بسرعات مختلفة. وعلى الرغم من ثبات درجة الحرارة التي تُعبر عن متوسط الطاقة الحركية للجزيئات فإن الجزيئات السريعة الحركة تتغلب على قوة التجاذب بينها، وتتمكن من الإفلات من سطح الماء بسبب زيادة طاقتها الحركية. موقع الجزيئات تحتاج الجزيئات إلى عوامل أخرى إضافة إلى السرعة الزائدة لتفلت الحالة السائلة؛ إذ يجب أن تكون هذه الجزيئات قريبة من سطح السائل، وتتحرك في الاتجاه الصحيح، متجنبة التصادم مع غيرها في أثناء خروجها. وبتبخر الجزيئات الأسرع من سطح السائل تبقى الجزيئات الأبطأ والأبرد. فالتبخر يبرد السائل والحيز من المحيط به. هل يمكنك تفسير الشعور بالبرودة عند تبخر العرق من الجسم؟ ? ۸۰

الشكل ١٢ تكونت قطيرات ماء على السطح الخارجي للكأس عندما فقد بخار الماء في الهواء كمية كافية من الطاقة ليعود إلى الحالة السائلة، وتسمى هذه العملية التكثف. العلوم عبر المواقع الإلكترونية التكثف ارجع إلى المواقع الإلكترونية الموثوقة عبر شبكة الإنترنت التكثف عندما تَصُبّ ماءً باردًا في يوم دافئ في كأس وتتركه مدة معينة تتكون للحصول على المزيد من قطرات من الماء على سطح الكأس في الخارج، كما في الشكل ١٢. ما الذي المعلومات حول تأثير التكثف في حدث؟ عندما يبرد بخار الماء الموجود في الهواء المحيط بالكأس تقل سرعة جسيماته فتقترب شيئًا فشيئًا بعضها من بعض، وعندما تصل إلى الحد الكافي لتتماسك فيما بينها تتكون قطرات من السائل. وتُسمى هذه العملية المعاكسة للتبخر التكثف الطقس . نشاط ابحث كيف يتأثر التكثف بدرجة الحرارة وكمية الماء في الهواء؟ تجربة عملية Condensation. وبتكثف الغاز يطلق الطاقة الحرارية التي سبق أن اكتسبها عند تحوله إلى غاز، وتثبت درجة الحرارة خلال التكثف أيضًا، وتغيّر الجسيمات من ترتيب نفسها في أثناء فقدانها للطاقة وتحولها إلى الحالة السائلة. وعندما يتم التحول تستمر درجة الحرارة في الانخفاض، كما في الشكل ماذا قرأت ما تغيرات الطاقة التي تحدث في أثناء التكثف ؟ • حالات المادة ارجع إلى كراسة التجارب العملية يتكثف بخار الماء الموجود في الجو بالطريقة نفسها مكوّنا قطرات من الماء في الشكل ١٣ يتحول ثاني أكسيد الكربون الصلب صورة غيوم . وعندما تتجمع القطرات وتكبر على نحو كاف تسقط في صورة مطر. التغيرات بين الحالات الصلبة والغازية يمكن أن تتحول بعض المواد من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة دون المرور بالحالة السائلة، ويُسمى هذا التسامي. وهو يحدث نتيجة اكتساب يمات سطح المادة الصلبة طاقة كافية لتصبح غازا. فالجليد الجاف (ثاني أكسيد الكربون الصلب من المواد التي لها خاصية التسامي. ويستعمل في حفظ بعض المواد باردة وجافة. لا يتغير الجليد الجاف في درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي العادي إلى الحالة السائلة، بل يتحول مباشرة إلى الحالة الغازية؛ حيث يمتص الطاقة من بخار الماء الموجود في الهواء، يتحول ثاني أكسيد الكربون إلى غاز، بينما يبرد بخار الماء ويتكثف مشكلا الضباب الذي تراه في الشكل ١٣ الجليد الجاف) في قاع كأس الماء مباشرة إلى غاز ثاني أكسيد الكربون بعملية تُسمى التسامي ۸۱ وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 مراجعة الدرس الخلاصة الطاقة الحرارية والتسخين اختبر نفسك ۱. قارن بين الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة. تعتمد الطاقة الحرارية على كمية المادة والطاقة .٢. فسر كيف يسبب تغير الطاقة الحرارية للمادة تغيرا في حالتها؟ وأعط مثالين على ذلك. الحركية لجسيماتها. الحرارة هي انتقال الطاقة الحرارية من الجسم .. اكتب ثلاثة تغيرات للحالة تمتص خلالها المادة الأسخن إلى الجسم الأبرد. التغير بين الحالة الصلبة والحالة السائلة الطاقة. ٤. صف نوعي التبخر. تبقى حرارة المادة ثابتة خلال تحولات المادة من ه. اكتب فقرة في دفتر العلوم توضح فيها سبب شعورك بقشعريرة عند خروجك سريعًا من حمام حالة إلى أخرى : الانصهار تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. : التجمد تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة. التغير بين الحالة السائلة والحالة الغازية التبخر تحوُّل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. التكثف: تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة. التغير من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية : • التسامي تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة دون المرور بالحالة السائلة. دافئ. ٦. التفكير الناقد لماذا تبقى درجة حرارة مادة ثابتة حتى في أثناء امتصاصها طاقة حرارية؟ تطبيق الرياضيات ٧. إنشاء الرسوم البيانية واستخدامها استخدم البيانات التي جمعتها من التجربة الاستهلالية لإنشاء رسم بياني يوضح تغير درجة الحرارة مع الزمن. عند أي درجة حرارة يثبت مستوى المنحنى؟ وماذا يحدث للسائل خلال هذه الفترة؟ ۸۲