الديناميكا الحرارية 1: مسائل تدريبية وأسئلة امتحانات

القانون الأول، والغازات المثالية، وموازنات الطاقة، وحدود القانون الثاني للآلات الحرارية والثلاجات والمضخات الحرارية. معظم أخطاء الامتحان تأتي من الوحدات ودرجات الحرارة، لا من الفيزياء.

تدرّب على هذا المقرّر مجانًاتدرّب على هذا المقرّرخُض امتحانًا تجريبيًا5 مسائل مجانية كل يوم. لا حاجة إلى بطاقة.

حزمة المراجعة المكثفة (PDF)أوراق قوانين وخطوات الحل ومسائل تدريبية بحلولها الكاملة، جاهزة للطباعة.

مواضيع هذا المقرّر

  1. قانون الغاز المثاليP من n و V و T · من الكتلة · تغيّر الحالة أو الكثافةحسابات
  2. موازنة الطاقةتسخين تيار · مبادل حراري · مبادل مع فقد حراريحسابات
  3. المحرّكات الحرارية والثلاجاتالقانون الأول لدورة · حدّ كارنو · الثلاجات والمضخات الحراريةحسابات
  4. دورات القدرة الغازيةدورة أوتو · دورة ديزل · دورة برايتونحسابات

نصائح امتحان الديناميكا الحرارية 1

  • استخدم درجات الحرارة المطلقة (K) في قوانين الغازات وفي كل صيغة لكارنو أو لـ COP.
  • اكتب موازنة الطاقة بالكلمات أولًا: ما يدخل ناقص ما يخرج يساوي التغيّر.
  • بين درجتَي الحرارة نفسيهما، يكون COP المضخة الحرارية دائمًا أكبر بمقدار 1 بالضبط من COP الثلاجة.

أمثلة محلولة

قانون الغاز المثاليسهلة
n = 5 molV = 15 LT = 30 °CP = ?

خزان صلب يحتوي على غاز مثالي. أوجد ضغطه P.

n = 5 molV = 15 LT = 30 °CR = 8,314 J/(mol·K)

المطلوب: P (kPa)

أظهر التلميحات
  1. استخدم PV = nRT مع درجة الحرارة المطلقة (K).
  2. الوحدات: مع V بالـ m³ و R = 8,314، يخرج P بالـ Pa. 1 L = 0,001 m³.
  3. T = 303,1 K.
أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

قانون الغاز المثالي: PV = nRT، مع درجة الحرارة المطلقة (K) ووحدات تتوافق مع R.

حوّل الوحدات

T = 30 + 273,15 = 303,1 K
V = 15 L = 0,015 m³

قانون الغاز المثالي

P = nRT/V = 5·8,314·303,1/0,015 = 840130 Pa = 840,1 kPa

الإجابة

P = 840,1 kPa
موازنة الطاقةمتوسطة
الجانب الساخنالجانب الباردخليط الجلايكول · 150 °C120 °Cماء · 15 °Ct = ? °C

يبرّد خليط الجلايكول ساخن الماءَ في مبادل حراري متعاكس الجريان دون فقد حراري. أوجد درجة حرارة الماء الخارج tout.

ṁh = 1 kg/scp,h = 3,6 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)tin = 15 °C

المطلوب: tout (°C)

أظهر التلميحات
  1. الحرارة التي يفقدها التيار الساخن تساوي الحرارة التي يكتسبها التيار البارد.
  2. أوجد Q من الجانب الساخن أولًا، لأنك تعرف درجتي حرارته كلتيهما.
  3. Q = 108 kW.
أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

موازنة طاقة المبادل: دون فقد، ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).

الحرارة التي يطلقها التيار الساخن

Q = 1·3,6·(150 − 120) = 108 kW

الحرارة التي يكتسبها الماء

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4,18) = 40,84 °C

الإجابة

tout = 40,84 °C

كيف يعمل التدريب

  • يمزج «تدرّب على هذا المقرّر» مسائل من كل مواضيعه، كما في امتحان حقيقي.
  • لكل مسألة قيم جديدة، فتتعلّم الطريقة بدلًا من حفظ إجابة.
  • هل علِقت؟ افتح تلميحًا صغيرًا أولًا، والشرح الكامل فقط عندما تحتاج إليه.
  • الامتحانات التجريبية محدّدة بوقت ومن دون تلميحات، وتحصل في النهاية على درجتك ومراجعة كاملة.

آلات حاسبة لهذا المقرّر

حاسبة كفاءة كارنو ومعامل الأداء COPحاسبة قانون الغاز المثاليحاسبة كفاءة دورتي أوتو وبرايتونحاسبة قانون الغاز المركّب (بويل وشارل وغاي-لوساك)

مقرّرات ذات صلة

الفيزياء للمهندسينالتدريب لاختبار FE للهندسة الميكانيكيةموازنات المادة والطاقةالتدريب لاختبار FE للهندسة الكيميائيةالكيمياء العامةالاستاتيكامقاومة الموادالديناميكا
تدرّب على هذا المقرّر مجانًاتدرّب على هذا المقرّرخُض امتحانًا تجريبيًا5 مسائل مجانية كل يوم. لا حاجة إلى بطاقة.