الشغل و الطاقة الداخلية علوم رياضية دراسة الحرارة الكتلية

يحتوي إناء أسطواني الشكل مساحة قاعدته ² S=80cm على كمية المادة n من غاز كامل (G) .الإناء مزود بمكبس كتلته مهملة وقابل للإنزلاق رأسيا بدون احتكاك .

عند التوازن يستقرالمكبس على ارتفاع  h₁=12.5cm من قعر الإناء .

1-      بين أن ضغط الغاز (G)  هو P_G=10⁵Pa .

2-     أحسب كيمية المادة للغاز (G)  علما أن درجة حرارته هي Θ ₁  =  20 °C   : نعطي ثابتة الغازات الكاملة (SI )  R=8.31   .

3-     نضع جسما كتلته m  فوق المكبس فيستقر هذا الأخير عند التوازن الجديد على ارتفاع h₂=12cm  من قعر الإناء .علما أن درجة حرارة الغاز بقيت ثابتة عند القيمة السابقة بين أن تعبير m  يكتب على الشكل التالي  :    m=P_atm(( h₁ /h₂ )–1).(S /g)  

حيث g  شدة مجال الثقالة . أحسب m  نأخد g=10N.Kg^-1 .

4-     نصب في الإناء السابق كمية من الماء كتلتها m₂=300g  .فتستقر درجة حرارة المجموعة   { مكبس  - إناء - ماء}  عند القيمة   :          Θ ₂  =  21 °C   بعد ذلك  ندخل  في  في الإناء  قطعة من النحاس كتلتها m₃=100g  و درحة حرارتها  Θ₃ =100 °C .

عند التوازن  الحراري  تصبح  درجة حرارة  المجموعة هي   Θ   =  23.2°C   .حدد الحرارة الكتلية  للنحاس .  نهمل التسربات الحرارية من المجموعة  إلى  المحيط  الخارجي .و نهمل  كذلك  السعة  الحرارية  لكمية  الغاز الموجودة  داخل الإناء                                                    

 نعطي الحرارة الكتلية للماء C_e=400JKg^-1K^-1  و السعة الحررية  للإناء و المكبس µ=80J.K^-1

رابط الوثيقة Google drive