ChemistryالطاقةGCSE
AQAEdexcelOCRAPCambridgeCBSEWJECBrevet (DNB)

تغير الطاقة

احسب تغير الطاقة من الكتلة والسعة الحرارية النوعية وتغير درجة الحرارة.

Understand the formulaSee the free derivationOpen the full walkthrough
Open Full WalkthroughTry Calculator

This public page keeps the free explanation visible and leaves premium worked solving, advanced walkthroughs, and saved study tools inside the app.

Core idea

Overview

تحدد هذه المعادلة كمية الطاقة الحرارية المنتقلة من مادة أو إليها مع تغير درجة حرارتها. تعتمد على السعة الحرارية النوعية، وهي ثابت خاص بالمادة يحدد مقدار الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة وحدة كتلة بمقدار درجة واحدة.

When to use: استخدم هذه الصيغة عندما يتم تسخين مادة أو تبريدها دون أن تمر بتغير في الحالة، مثل الانصهار أو الغليان. تفترض أن السعة الحرارية النوعية تظل ثابتة طوال فترة درجة الحرارة وأن النظام معزول حرارياً عن محيطه.

Why it matters: يعد حساب تغير الطاقة أمرًا أساسيًا لتصميم أنظمة التدفئة الفعالة، وفهم الديناميكا الحرارية للمناخ العالمي، والتنبؤ بإنتاج الحرارة الأيضية في علم الأحياء. كما أنه الأساس لعلم السعرات الحرارية، والذي يستخدم لقياس محتوى الطاقة في الوقود والأطعمة.

Symbols

Variables

m = Mass, c = Specific Heat Capacity, T = Temperature Change, E = Energy Change

Mass
kg
Specific Heat Capacity
Temperature Change
Energy Change

Walkthrough

Derivation

فهم تغير الطاقة من تغير درجة الحرارة

في قياس السعرات الحرارية، يمكن تقدير الطاقة المنقولة كحرارة من الكتلة، والسعة الحرارية النوعية، وتغير درجة الحرارة.

  • لا تُفقد حرارة كبيرة للبيئة المحيطة (أو الخسائر صغيرة).
  • للمادة التي يتم تسخينها سعة حرارية نوعية ثابتة على مدى نطاق درجة الحرارة.
1

اذكر معادلة التسخين:

الطاقة المنقولة q تساوي الكتلة m مضروبة في السعة الحرارية النوعية c مضروبة في تغير درجة الحرارة ΔT.

2

الربط بالطاردة / الماصة للحرارة:

إذا ارتفعت درجة الحرارة، تم إطلاق حرارة في المحلول (طارد للحرارة). إذا انخفضت درجة الحرارة، تم امتصاص حرارة (ماص للحرارة).

Note: قد تختلف اصطلاحات الإشارة لـ ΔH؛ غالبًا ما يركز GCSE على ارتفاع / انخفاض درجة الحرارة وانتقال الطاقة.

Result

Source: OCR GCSE Chemistry — Energy Changes

Free formulas

Rearrangements

Solve for

اجعل m موضوع المعادلة

لجعل موضوع معادلة تغير الطاقة ، اقسم كلا الطرفين على .

Difficulty: 2/5

Solve for

اجعل c موضوع المعادلة

لجعل c (سعة حرارية محددة) موضوع معادلة تغير الطاقة E=mcΔ T، اقسم كلا الطرفين على mΔ T.

Difficulty: 2/5

Solve for

اجعل Delta T موضوع المعادلة

أعد ترتيب المعادلة لجعل deltaT موضوع المعادلة.

Difficulty: 2/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Visual intuition

Graph

الرسم البياني عبارة عن خط مستقيم يمر عبر نقطة الأصل، حيث يزداد التغير في الطاقة بشكل تناسبي مع زيادة التغير في درجة الحرارة. بالنسبة لطالب الكيمياء، تعني هذه العلاقة الخطية أن التغير الصغير في درجة الحرارة يتطلب كمية صغيرة من الطاقة، بينما يتطلب التغير الكبير في درجة الحرارة كمية أكبر من الطاقة بشكل تناسبي. الميزة الأكثر أهمية هي أن الميل الثابت، المحدد بالكتلة مضروبة في السعة الحرارية النوعية، يعني أن مضاعفة التغير في درجة الحرارة ستؤدي دائماً إلى مضاعفة التغير في الطاقة.

Graph type: linear

Why it behaves this way

Intuition

تخيل جسيمات مادة تكتسب أو تفقد طاقة حركية؛ المعادلة تحدد كمية الطاقة الإجمالية المطلوبة لتغيير متوسط حركتها (درجة الحرارة).

Term
كمية طاقة الحرارة المنقولة إلى مادة أو منها.
يمثل إجمالي طاقة 'التسخين' أو 'التبريد' المتبادلة. قيمة موجبة تعني امتصاص الحرارة، قيمة سالبة تعني إطلاق الحرارة.
Term
كتلة المادة التي تخضع لتغير درجة الحرارة.
المزيد من الكتلة يعني المزيد من الجسيمات للتسخين أو التبريد، وبالتالي يتطلب المزيد من الطاقة بشكل متناسب لنفس تغير درجة الحرارة.
Term
السعة الحرارية النوعية للمادة، معرّفة بأنها كمية طاقة الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة وحدة كتلة من المادة بدرجة مئوية أو كلفن واحدة.
مقياس للمقاومة الكامنة للمادة لتغير درجة الحرارة. 'c' عالية تعني أنها تتطلب الكثير من الطاقة لتغيير درجة حرارتها؛ 'c' منخفضة تعني أنها تتغير درجة حرارتها بسهولة.
Term
التغيير في درجة حرارة المادة، محسوبًا على أنه درجة الحرارة النهائية ناقص درجة الحرارة الأولية (T_final - T_initial).
يقيس مقدار السخونة أو البرودة التي أصبحت عليها المادة. يتطلب تغير درجة الحرارة الأكبر نقل طاقة أكبر بشكل متناسب.

Signs and relationships

  • Δ T: تحدد إشارة T بشكل مباشر إشارة E. إذا كانت T موجبة (ارتفعت درجة الحرارة)، فإن E موجبة، مما يشير إلى امتصاص الحرارة بواسطة المادة (عملية ماصة للحرارة).

Free study cues

Insight

Canonical usage

تُستخدم هذه المعادلة عادةً مع وحدات النظام الدولي، حيث الطاقة بالجول (J)، والكتلة بالكيلوجرام (kg)، والسعة الحرارية النوعية بالجول لكل كيلوجرام لكل كلفن (J kg^-1 K^-1)، والتغير في درجة الحرارة بالكلفن (K).

One free problem

Practice Problem

ما مقدار الطاقة بالجول المطلوبة لتسخين 250 جرامًا من الماء (c = 4.18 J/g°C) من 20°C إلى 80°C؟

Hint: اطرح درجة الحرارة الأولية من درجة الحرارة النهائية لإيجاد التغير في درجة الحرارة (ΔT).

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

في سياق وقت غليان الغلاية، تُستخدم معادلة تغير الطاقة لتحويل القياسات إلى قيمة يمكن تفسيرها. وتكمن أهمية الناتج في أنه يساعد على ربط الكميات المقاسة بالتركيز أو المردود أو تغير الطاقة أو سرعة التفاعل أو الاتزان.

Study smarter

Tips

  • تأكد من أن وحدات الكتلة (غرام أو كيلوغرام) متسقة مع وحدات السعة الحرارية النوعية.
  • تذكر أن ΔT يمثل الفرق بين درجتي الحرارة النهائية والأولية.
  • تأكد من بقاء المادة في نفس الحالة؛ تتطلب تغيرات الحالة صيغ حرارة كامنة مختلفة.
  • في مسائل السعرات الحرارية، الطاقة التي تكتسبها مادة عادة ما تساوي الطاقة التي تفقدها مادة أخرى.

Avoid these traps

Common Mistakes

  • استخدام الكتلة بالجرام (عادة ما يتطلب كيلوجرام).
  • استخدام T بدلاً من Δ T.
  • النسيان أن ΔT هي نفسها في °C و K.
  • استخدام قيمة خاطئة للسعة الحرارية النوعية للمادة.

Common questions

Frequently Asked Questions

في قياس السعرات الحرارية، يمكن تقدير الطاقة المنقولة كحرارة من الكتلة، والسعة الحرارية النوعية، وتغير درجة الحرارة.

استخدم هذه الصيغة عندما يتم تسخين مادة أو تبريدها دون أن تمر بتغير في الحالة، مثل الانصهار أو الغليان. تفترض أن السعة الحرارية النوعية تظل ثابتة طوال فترة درجة الحرارة وأن النظام معزول حرارياً عن محيطه.

يعد حساب تغير الطاقة أمرًا أساسيًا لتصميم أنظمة التدفئة الفعالة، وفهم الديناميكا الحرارية للمناخ العالمي، والتنبؤ بإنتاج الحرارة الأيضية في علم الأحياء. كما أنه الأساس لعلم السعرات الحرارية، والذي يستخدم لقياس محتوى الطاقة في الوقود والأطعمة.

استخدام الكتلة بالجرام (عادة ما يتطلب كيلوجرام). استخدام T بدلاً من Δ T. النسيان أن ΔT هي نفسها في °C و K. استخدام قيمة خاطئة للسعة الحرارية النوعية للمادة.

في سياق وقت غليان الغلاية، تُستخدم معادلة تغير الطاقة لتحويل القياسات إلى قيمة يمكن تفسيرها. وتكمن أهمية الناتج في أنه يساعد على ربط الكميات المقاسة بالتركيز أو المردود أو تغير الطاقة أو سرعة التفاعل أو الاتزان.

تأكد من أن وحدات الكتلة (غرام أو كيلوغرام) متسقة مع وحدات السعة الحرارية النوعية. تذكر أن ΔT يمثل الفرق بين درجتي الحرارة النهائية والأولية. تأكد من بقاء المادة في نفس الحالة؛ تتطلب تغيرات الحالة صيغ حرارة كامنة مختلفة. في مسائل السعرات الحرارية، الطاقة التي تكتسبها مادة عادة ما تساوي الطاقة التي تفقدها مادة أخرى.

References

Sources

  1. Atkins Physical Chemistry
  2. Halliday, Resnick, Walker, Fundamentals of Physics
  3. Incropera, DeWitt, Bergman, Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer
  4. NIST Guide for the Use of the International System of Units (SI), Special Publication 811
  5. IUPAC Gold Book (Compendium of Chemical Terminology)
  6. Atkins' Physical Chemistry, 11th Edition
  7. Halliday, Resnick, and Walker, Fundamentals of Physics, 11th Edition
  8. Britannica, The Editors of Encyclopaedia. 'Calorie'. Encyclopedia Britannica, 22 Aug. 2024