تقرير عن الطاقه الحرايه

سلسلة محاضرات الديناميكا الحرارية (المحاضرة الثانية) الدكتور محمد احمد آلجلالي – قسم الفيزياء – كلية العلوم – جامعة الطائف
1
الطاقة الحرارية(كمية الحرارة)
Thermal energy
محتوى المحاضرة:
الطاقة الحرارية 
موقع الطاقة الحرارية في الديناميكا الحرارية 
امتصاص الحرارة من قبل السوائل و الجوامد 
حرارت التحول 
انتقال الحرارة 
1. الطاقة الحرارية:
الحرارة شكل من أشكال الطاقة، وھي اختصار لكلمة الطاقة الحرارية، ويمكن أن تتحول من شكل لأخر شأنھا في
ذلك شأن الطاقات الأخرى مثال الطاقة الحركية، والطاقة الكھربائية، والطاقة الكيمائية، والنووية .....الخ ،ومن
المعروف أن ھذه الطاقات تتحول فيما بينھا ، فمثلا الطاقة الكھربائية تتحول الى حرارية ،والحرارية تتحول إلى
حركية ........الخ، وبالتالي فان الطاقة تختفي من أحد مظاھرھا لتظھر في شكل آخر وھو ما يسمى بقانون حفظ الطاقة.
ويجب الانتباه جيدا للتفريق بين الحرارة ودرجة الحرارة:
فالحرارة مقدار مايكسبه الجسم أو يخسره من طاقة حرارية تؤدي إلى رفع أو خفض درجة حرارته. 
والحرارة مقدار فيزيائي قابل للقياس في حين أن درجة الحرارة تعين تعيين من خلال مقاييس الحرارة التي 
تخضع للقانون الصفر. فالدرجة النھائية لسائلين امتزجا مع بعضھما البعض ليست مجموعھما بل تعين
بالمقياس الحراري ، في حين إذا قدمنا لسائل 20 جولا من الحرارة ثم أتبعناھا ب 10 جول فإننا نكون قد
قدمنا للسائل طاقة حرارية مقدارھا 30 جولا .
ومن الأخطاء الشائعة في عملية الخلط بين الحرارة ودرجة الحرارة ، كأن نقول أن حرارة السخان 70 
درجة والصحيح أن درجة الحرارة 70 درجة مئوية،لان الحرارة تقاس بالجول ،وفيما يخص الحرارة
فالصحيح أن نقول أن السائل اكتسب كمية من الحرارة مقدارھا 20 جولا مثلا.
ومن الخطأ القول أنه عندما يكتسب الجسم حرارة أصبح اسخن بل نقول أن درجة حرارته قد ارتفعت،فالجو 
الحار والبارد يعني ازدياد أو نقص في درجة الحرارة الجو.
تقاس الطاقة الحرارية بالجول ، بالإضافة إلى وحدة الكالوري (الحريرة) وھي كمية الحرارة اللازمة لرفع 
درجة حرارة 1 غ من الماء النقي(المقطر) درجة مئوية واحدة (من الدرجة 14.5 درجة مئوية إلى الدرجة
15.5 درجة مئوية )،وھناك الكيلو كالوري ويساوي 1000 كالوري. والعلاقة بين الكالوري والجول :
1 كالوري (حريرة)= 4.19 جول وھو ما يسمى بالمكافئ الميكانيكي للكالوري (للحريرة)
2. موقع الطاقة الحرارية في الديناميكا الحرارية:
عندما نضع كوبا من الماء البارد على طاولة ونتركه لفترة نلاحظ أن درجة حرارته ترتفع بسرعة في البداية ثم تتزايد
ببطء حتى تثبت عند درجة حرارة مساوية لدرجة حرارة الغرفة الموجودة بداخلھا،وعلى العكس من ذلك فان كوبا من
الماء الحار يترك على الطاولة تھبط درجة حرارته حتى تتوازن مع درجة حرارة الغرفة.
سلسلة محاضرات الديناميكا الحرارية (المحاضرة الثانية) الدكتور محمد احمد آلجلالي – قسم الفيزياء – كلية العلوم – جامعة الطائف
2
أو أنه نظام درجة حرارته تعطى ،(system) عموما نعبر عن كوب الماء بوضعه البارد والساخن بأنه يمثل جملة
.TE ونرمز لدرجة حرارته بالرمز (environment) أما ما يحيط بالجملة فيسمى بالمحيط أو البيئة ،Ts بالرمز
فالجملة والمحيط يتبادلان الطاقة الحرارية، وعندما تكون درجة الحرارة للجملة غير مساوية لدرجة حرارة
المحيط فسوف يحصل تبادل في الطاقة الحرارية حتى تصبح درجة حرارة الجملة مساوية لدرجة حرارة المحيط
(القانون الصفر). ونلاحظ في عملية التبادل الحراري ما يلي:
عندما تكون درجة حرارة الجملة أكبر من درجة حرارة المحيط يجب أن تفقد الجملة كمية من الحرارة تتدفق 
تشير إلى الطاقة الحرارية. Q 1- ) حيث a) إلى المحيط كما يشير السھم على الشكل
عندما تكون درجة حرارة الجملة تساوي درجة حرارة المحيط، فالجملة و المحيط في حالة توازن حراري 
.(1-b) أي لا يوجد تدفق حراري من الطرفين الشكل
عندما تكون درجة حرارة الجملة أصغر من درجة حرارة المحيط، يجب أن تكسب الجملة كمية من الحرارة 
تشير إلى الطاقة الحرارية. Q 1- )، حيث c) تتدفق إليھا من المحيط كما يشير السھم على الشكل
وبشكل اصطلاحي نفترض أن الطاقة الحرارية تأخذ إشارة موجبة عندما تتدفق إلى الجملة، أي الطاقة مأخوذة من المحيط،
وذات إشارة سالبة عندما تتدفق إلى المحيط (البيئة).
سلسلة محاضرات الديناميكا الحرارية (المحاضرة الثانية) الدكتور محمد احمد آلجلالي – قسم الفيزياء – كلية العلوم – جامعة الطائف
3
ويجب ملاحظة أن الجملة ھي المكون الأساسي الذي سوف نطبق علية قوانين الديناميكا الحرارة، والاصطلاح ھنا مھم جدا
لانه سيحدد مصير الدراسات القادمة ، والشكل ( 2) يوضح ھذه الاصطلاحات.
يحصل التدفق الحراري بين الجملة والمحيط شريطة وجود فارق في درجتي الحرارة بينھما .وعندما يكون ليك شك إلى أين
يتجه التدفق الحراري فاسأل نفسك كم ھو الفارق بين درجتي الحرارة النھائية والابتدائية للجملة ؟؟؟؟ستحصل على الجواب.
ولا ننسى الرابط بين الجملة والمحيط.
3. امتصاص الحرارة من قبل السوائل و الجوامد:
ندرس ھنا بعض المفاھيم الفيزيائية المتعلقة بالطاقة الحرارية شكل موجز لأنھا درست في مقررات أخرى مثل:
التي يكتسبھا جسم ما وبين Q السعة الحرارية: وھي عبارة عن ثابت التناسب للعلاقة بين الطاقة الحرارية (a
أي: ΔT التغير في درجة الحرارة
( ) (1) f i Q CT C T T
درجة الحرارة الابتدائية للجسم Ti ، درجة الحرارة النھائية للجسم المدروس Tf ، السعة الحرارية C حيث
المدروس.
السعة الحرارية النوعية أو اختصارا الحرارة النوعية:وھي السعة الحرارية لوحدة الكتل ، فكتلتين (b
متساويتين من مادتين مختلفتين ليس بالضرورة أن تكون سعتاھما الحراريتان متساويتان ، فلكل مادة
خصوصية معينة من حيث السعة الحرارية .والحرارة النوعية سمة مميزة لنوع المادة المدروسة وتأخذ قيمة
عددية تخص تماما تلك المادة ،ويمكن كتابة علاقة السعة الحرارية بالحرارة النوعية كما يلي:
(2) n n
C c m c C
m
  
الحرارة النوعية ، وفي بعض الكتب يأخذان نفس الرمز وعلى القارئ التمييز بينھما من خلال cn حيث
النص .
.( وھذه بعض القيم للحرارات النوعية لبعض المواد كما في الجدول ( 1
سلسلة محاضرات الديناميكا الحرارية (المحاضرة الثانية) الدكتور محمد احمد آلجلالي – قسم الفيزياء – كلية العلوم – جامعة الطائف
4
الجدول ( 1): الحرارة النوعية لبعض المواد
المادة الحرارة النوعية
0.0564cal/g.K or 236 J/kg.K الفضة
0.0923cal/g.K or 386J/kg.K النحاس
0.2cal/g.K or 840J/kg.K الزجاج
0.033cal/g.K or 140J/kg.K الزئبق
1cal/g.K or 4190J/kg.K الماء
يلاحظ أن كافة قيم الحرارات النوعية دون الواحد ماعدا الماء الذي يأخذ أكبر قيمة وھي الواحد مما له الأثر الكبير في
عمليات تلطيف الجو أيام الحر والبرد فالمناطق الساحلية دوما ذات جو معتدل.
السعة الحرارية المولارية:وتستعمل إذا كنا نعبر عن كتلة المادة بالمول وليس بالكيلوجرام ،ومن الملفت (c
للنظر أن أغلب المواد الصلبة لھا السعة الحرارية المولارية نفسھا في الدرجات العالية وتساوي
25 ،ويشذ بعض المواد عن ھذه القاعدة مثل الكربون،البيريليوم، وبعض المواد تذوب قبل الوصول J/kg.K
الى ھذا الحد أو حتى تتبخر.والسبب في ثبات الحرارة النوعية لتلك المواد ھو أننا نحسب الحرارو النوعية
لنفس العدد من الذرات التي تحويھا كافة العينات ومن المعلوم أن المول يساوي عدد ثابت من الذرات وھو
ومن الطبيعي أن مول من ذرات الحديد ،الفضة،الذھب .....الخ ، NA=6.03×10^ عدد افوجادرو 23
ستكون ذات كتل مختلفة وھذا مايفسر تساوي الحرارات النوعية المولارية في الدرجات العالية لان الطاقة
تتوزع على الذرات بالتساوي.يفترض بالدراسات أن تكون العينة تحت ضغط وحجم ثابتين أثناء عملية
التبادل الحراري .ومن أجل الغازات فان اكتساب الحرارة تحت ضغط وحجم ثابتين سوف يقود إلى قيم
مختلفة للحرارات النوعية .
4. حرارت التحول:
عندما يكتسب السائل أو الجامد كمية من الحرارة من المحيط فليس من الضروري أن ترتفع درجة الحرارة ،وعوضا
عن ذلك يتم التحول من حالة أو طور إلى حالة أو طور آخر ،فمثلا ذوبان الثلج وغليان الماء يتم فيه امتصاص
الحرارة دون تغير في درجات الحرارة وكذلك العملية المعاكسة التجمد والتكاثف يحصلان عند درجة حرارة ثابتة
،مما يعني أن الحرارة المكتسبة تصرف على عملية التحول مع بقاء درجة الحرارة ثابتة.
تعرف حرارة التحول بأنھا كمية الحرارة المكتسبة لكل وحدة كتلة أثناء عملية التحول الطوري ونرمز لھا بالرمز
بحيث يمكن أن نكتب أن الحرارة المكتسبة الكلية للمادة المدروسة طيلة فترة عملية التحول تعطى بالعلاقة التالية: L
Q  L m ( 3 )
والجدول ( 2) يبين بعض حرارت التحول لبعض المواد .
سلسلة محاضرات الديناميكا الحرارية (المحاضرة الثانية) الدكتور محمد احمد آلجلالي – قسم الفيزياء – كلية العلوم – جامعة الطائف
5
المادة نقطة الانصھار حرارة التجمد (الحرارة المتحررة لكل وحدة
كتل عند التجمد)
333kJ/kg 273K الماء
105kJ/kg 1235K الفضة
207kJ/kg 1356K النحاس
المادة نقطة الغليان حرارة التبخر(الحرارة المكتسبة للتحول من
سائل إلى بخار ابتداء من نقطة الغليان)
2256kJ/kg 273K الماء
2336kJ/kg 2323K الفضة
4730kJ/kg 2868K النحاس
455kJ/kg 20.3K الھيدروجين
213kJ/kg 90.2K الأوكسجين
الجدول ( 2): بعض قيم حرارت التحول لبعض المواد (التحول من سائل إلى جامد ، التحول من سائل إلى بخار)
5. إنتقال الحرارة:
لقد ناقشنا عملية انتقال الحرارة بين الجملة والمحيط ولكننا لم نتطرق إلى كيفية حدوث الانتقال، تنتقل الحرارة من
جسم إلى جسم بطرائق مختلفة وتصنف في ثلاثة آليات:
أ- التوصيل : عندما نسخن طرف قضيب من المعدن فان ذراته تكتسب طاقة وتزداد ذبذبتھا حول مواضعھا
فتتصادم مع جيرانھا من الذرات معطية اياھا جزءا من طاقتھا ثم تتصادم ھذه الذرات مع الجيران الجدد
الذين يكتسبون الطاقة ويتبادلونھا مع النسق الأخر الجديد وھكذا حتى نشعر بالطرف الأخر من القضيب بأنه
أصبح ساخنا ،وبالتالي تنتقل الحرارة (وليس المادة) من الطرف الساخن إلى الطرف البارد عن طريق
انتقالھا من ذرة إلى ذرة أخرى تدعى ھذه العملية بالتوصيل أو النقل الحراري.وھي تحصل في الجوامد.
ب - الحمل: في ھذه الحالة يأخذ الجزيء الطاقة الحرارية ثم ينتقل بھا إلى مكان آخر ،فعند تسخين الماء في إناء
فان جزيئات الماء الموجودة في قعر الإناء تسخن أولا فتقل كثافتھا لتصعد إلى الأعلى ليحل محلھا جزيئات
الماء البارد والأكثر كثافة والتي بدورھا تسخن ثم تصعد وھكذا تحصل دوامة من الماء الصاعد والھابط
تسمى تيارات الحمل داخل السائل وھذه لاتحصل الا في السوائل والغازات حيث الجزيئات حرة الحركة.
ت - الإشعاع: عندما نضع يدنا بالقرب من مصباح نشعر بالحرارة وما أشعة الشمس الا دليل على نقل الطاقة
الحرارية عن طريق الإشعاع ويعتبر انتقال الحرارة بالإشعاع سريع جدا وتساوي سرعة الإشعاع الحراري
سرعة الضوء ويمكن تسمية الطاقة التي يصدرھا الجسم الساخن بالإشعاع الحراري كما في المشعات
الحرارية المستخدمة في عمليات التبريد.
أسئلة وتمارين تعطى أثناء المحاضرة.

شكرا على مرورك
وجزاك الله خير الجزاء