Énergie thermique et transfert thermique (Sciences Maths)

 دروس وملخصات وتمارين الفيزياء والكيمياء للسنة الأولى باكالوريا علوم رياضية خيار فرنسية - المسلك الدولي

---

Énergie thermique et transfert thermique (Sciences Maths)

---

1. مفهوم الطاقة الحرارية ونقل الحرارة

• الطاقة الحرارية (Énergie thermique):
  هي الشكل من أشكال الطاقة الناتجة عن الحركة العشوائية للجزيئات داخل المادة. تعتمد على:

  • كمية المادة.
  • درجة الحرارة.
  • طبيعة المادة (مثل السعة الحرارية النوعية).

  الصيغة العامة للطاقة الحرارية:

  $$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$$

  حيث:

  • $Q$: كمية الحرارة (Joule).
  • $m$: كتلة المادة (kg).
  • $c$: السعة الحرارية النوعية (J/kg·°C).
  • $\Delta T$: الفرق في درجة الحرارة (°C).

---

• نقل الحرارة (Transfert thermique):
  يحدث عندما توجد اختلافات في درجات الحرارة بين جسمين. ينتقل الحرارة دائمًا من الجسم الأكثر سخونة إلى الجسم الأبرد حتى يحدث التوازن الحراري.

  طرق انتقال الحرارة:

  • التوصيل الحراري (Conduction): يحدث في المواد الصلبة عبر تصادم الجزيئات.
  • الحمل الحراري (Convection): يحدث في السوائل والغازات حيث تنتقل الحرارة عبر حركة الجسيمات.
  • الإشعاع الحراري (Rayonnement): نقل الحرارة عبر موجات كهرومغناطيسية دون الحاجة إلى وسط مادي.

---

2. قوانين ونماذج أساسية في نقل الحرارة

• قانون فورييه (Fourier) لتوصيل الحرارة:

  $$\Phi = -k \cdot \frac{\Delta T}{\Delta x}$$

  حيث:

  • $\Phi$: معدل تدفق الحرارة (W).
  • $k$: معامل التوصيل الحراري (W/m·°C).
  • $\Delta T$: الفرق في درجة الحرارة.
  • $\Delta x$: المسافة التي تنتقل خلالها الحرارة.

• معادلة الحمل الحراري:
  تعتمد على حركة السائل أو الغاز الناتج عن تغير الكثافة بسبب اختلاف درجات الحرارة.

• قانون ستيفان-بولتزمان (Stefan-Boltzmann) للإشعاع:

  $$P = \sigma \cdot A \cdot T^4$$

  حيث:

  • $P$: الطاقة المشعة لكل وحدة زمنية (W).
  • $\sigma$: ثابت ستيفان-بولتزمان.
  • $A$: مساحة السطح (m²).
  • $T$: درجة الحرارة المطلقة (K).

---

3. تطبيقات يومية على الطاقة ونقل الحرارة

• التدفئة المنزلية:
  يعتمد تصميم أنظمة التدفئة على التوصيل والحمل الحراري لضمان توزيع الحرارة بالتساوي.

• التبريد:
  تنتقل الحرارة من المواد الأكثر سخونة إلى السطح البارد (مثل الثلاجات).

• البيئة والطاقة الشمسية:
  تعتمد الألواح الشمسية على امتصاص الإشعاع الحراري وتحويله إلى طاقة كهربائية.

---

4. أمثلة وتمارين تطبيقية

• تمرين 1:
  إذا كانت كتلة الماء $m = 2 \, \text{kg}$ وارتفعت درجة حرارته بمقدار $\Delta T = 50 \, \text{°C}$ والسعة الحرارية للماء $c = 4180 \, \text{J/kg·°C}$، احسب كمية الحرارة اللازمة.

• تمرين 2:
  لوح معدني طوله $\Delta x = 0.02 \, \text{m}$ مع معامل توصيل حراري $k = 200 \, \text{W/m·°C}$. الفرق في درجة الحرارة بين جانبي اللوح $\Delta T = 40 \, \text{°C}$. احسب معدل تدفق الحرارة.

---

نصائح للدراسة الفعالة

• التركيز على فهم المفاهيم الأساسية مثل التوصيل والحمل والإشعاع.
• تحليل التمارين لفهم تطبيق القوانين المختلفة في الحالات الواقعية.
• استخدام الرسوم البيانية لتوضيح انتقال الحرارة في الأنظمة المختلفة.

---

تحميل الدرس و التلخيص و التمارين باللغة الفرنسية

Cours	Resume	Exercices	Videos
Telecharger	Telecharger
Telecharger