درس المسعر والكيمياء الحرارية التفاعلي مع اختبار

الدرس 1-2: الحرارة — المسعر والكيمياء الحرارية

Calorimetry & Heat — كيمياء، الصف الثاني الثانوي

أولًا: المسعر — ما هو وكيف يعمل؟
المسعر هو جهاز معزول حراريًا يُستخدم لقياس كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة أثناء عملية كيميائية أو فيزيائية.
مبدأ عمل المسعر:
توضع كمية معلومة من الماء في حجرة معزولة، فتمتص الطاقة المنطلقة من التفاعل أو تزود الطاقة اللازمة للتفاعل، ثم نقيس التغير في درجة حرارة الماء.
نوعان رئيسيان:
مسعر القنبلة (التفجير)
يعمل تحت ضغط عالٍ ومغلق. يستخدمه كيميائيو التغذية لتحديد القيمة الحرارية للأطعمة. دقيق جدًا.
مسعر الكأس (البوليسترين)
مفتوح على الجو (ضغط ثابت). أبسط وأقل دقة. يُستخدم في المختبرات المدرسية.
ثانيًا: مبدأ تساوي الحرارة في المسعر
عند وضع فلز ساخن داخل ماء بارد في مسعر معزول:
الحرارة التي يفقدها الفلز = الحرارة التي يكتسبها الماء
بشرط: عدم فقدان حرارة إلى المحيط الخارجي.
qفلز = − qماء
السبب في الإشارة السالبة: الفلز يفقد الحرارة (سالب) بينما الماء يكتسبها (موجب).
ثالثًا: خطوات حساب الحرارة النوعية بالمسعر
1
سجّل درجة الحرارة الأولية للماء في المسعر (Ti,ماء)
2
سخّن الفلز إلى درجة حرارة معلومة (Ti,فلز)
3
ضع الفلز في الماء داخل المسعر وانتظر حتى تتساوى درجتا الحرارة (Tf)
4
احسب qماء = cماء × mماء × ΔTماء
5
qفلز = − qماء ، ثم استخرج cفلز = qفلز ÷ (mفلز × ΔTفلز)
مثال 1 — تحديد الحرارة النوعية لفلز مجهول
المعطيات: ماء كتلته 125g، درجة حرارته الأولية 25.60°C. فلز مجهول كتلته 50.0g سُخّن إلى 115.0°C ووضع في الماء. درجة الحرارة النهائية للجهازين: 29.30°C
الخطوة 1 — حساب qماء:
ΔTماء = 29.30 − 25.60 = 3.70°C
qماء = 4.184 × 125 × 3.70 = 1935.1 J

الخطوة 2 — qفلز = − 1935.1 J

الخطوة 3 — حساب cفلز:
ΔTفلز = 29.30 − 115.0 = −85.7°C
cفلز = −1935.1 ÷ (50.0 × −85.7) = 0.453 J/g·°C ← الحديد
مثال 2 — تطبيق على مسألة عملية
المسألة: قطعة فلز كتلتها 4.68g امتصت 256J ارتفعت درجة حرارتها 182°C. ما الحرارة النوعية؟
c = q ÷ (m × ΔT)
c = 256 ÷ (4.68 × 182)
c = 0.301 J/g·°C ← الإسترانشيوم
رابعًا: المحتوى الحراري والكيمياء الحرارية
الكيمياء الحرارية: فرع الكيمياء الذي يدرس الحرارة المرتبطة بالتفاعلات والعمليات الكيميائية.
مفاهيم أساسية:
النظام (System)
الجزء من الكون الذي ندرسه — مثل التفاعل الكيميائي نفسه.
المحيط (Surroundings)
كل ما يحيط بالنظام — مثل الماء في المسعر والهواء.
الكون (Universe)
النظام + المحيط معًا.
المحتوى الحراري (H)
الطاقة الكلية المخزنة في المادة تحت ضغط ثابت.
تغير المحتوى الحراري (ΔH):
ΔH = Hمنتجات − Hمواد متفاعلة
• ΔH سالب ← تفاعل طارد للحرارة (يُطلق الحرارة)
• ΔH موجب ← تفاعل ماص للحرارة (يمتص الحرارة)
ملخص المفردات الجديدة
المسعر
الكيمياء الحرارية
النظام
المحيط
الكون
المحتوى الحراري (H)
ΔH (تغير H)
الضغط الثابت
0/10