الفيزياء: المستوى العالي

1. 1.

   اذكر القانون الأول للديناميكا الحرارية، مع تعريف كل حد مستخدم.

   [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. قسّم المطلوب إلى أجزائه. اربط في كل جزء حقيقةً أو ملاحظةً مناسبة بالنتيجة التي تدعمها. وصف ما يحدث وتفسير سبب حدوثه مهمتان مختلفتان.
   2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: ذكر القانون الأول: ΔU = Q + W (أو ΔU = Q − W وفق اصطلاح الإشارة، بشرط الاتساق). اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
   3. طوّر هذا الجزء من الإجابة: تعريف ΔU بأنها التغير في الطاقة الداخلية للنظام. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
   4. طوّر هذا الجزء من الإجابة: تعريف Q بأنها الطاقة الحرارية المنقولة إلى النظام، وW بأنها الشغل المبذول على (أو بواسطة) النظام. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
   5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: القانون الأول للديناميكا الحرارية هو ببساطة بيان لحفظ الطاقة مطبق على نظام ديناميكي حراري — اذكر اصطلاح الإشارة الذي تستخدمه بوضوح دائماً لأن كلا الاصطلاحين يُستخدمان في كتب مختلفة.

   نقاط التصحيح

   • ذكر القانون الأول: ΔU = Q + W (أو ΔU = Q − W وفق اصطلاح الإشارة، بشرط الاتساق).
   • تعريف ΔU بأنها التغير في الطاقة الداخلية للنظام.
   • تعريف Q بأنها الطاقة الحرارية المنقولة إلى النظام، وW بأنها الشغل المبذول على (أو بواسطة) النظام.

   ملاحظة الفاحص: القانون الأول للديناميكا الحرارية هو ببساطة بيان لحفظ الطاقة مطبق على نظام ديناميكي حراري — اذكر اصطلاح الإشارة الذي تستخدمه بوضوح دائماً لأن كلا الاصطلاحين يُستخدمان في كتب مختلفة.

2. 2.

   تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اذكر القانون الأول للديناميكا الحرارية، مع تعريف كل حد مستخدم.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «ذكر القانون الأول: ΔU = Q + W (أو ΔU = Q − W وفق اصطلاح الإشارة، بشرط الاتساق).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

   [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
   2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: ذكر القانون الأول: ΔU = Q + W (أو ΔU = Q − W وفق اصطلاح الإشارة، بشرط الاتساق). قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: تعريف ΔU بأنها التغير في الطاقة الداخلية للنظام. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: تعريف Q بأنها الطاقة الحرارية المنقولة إلى النظام، وW بأنها الشغل المبذول على (أو بواسطة) النظام. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

   نقاط التصحيح

   • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: ذكر القانون الأول: ΔU = Q + W (أو ΔU = Q − W وفق اصطلاح الإشارة، بشرط الاتساق).
   • يحدد المتطلب الناقص: تعريف ΔU بأنها التغير في الطاقة الداخلية للنظام.
   • يحدد المتطلب الناقص: تعريف Q بأنها الطاقة الحرارية المنقولة إلى النظام، وW بأنها الشغل المبذول على (أو بواسطة) النظام.

   ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

3. 3.

   يمتص غاز 500 J من الطاقة الحرارية ويبذل 200 J من الشغل على محيطه أثناء تمدده. احسب التغير في الطاقة الداخلية للغاز.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. دوّن المقادير المعطاة والمجهول المطلوب. اختر العلاقة التي تربطها واذكر الافتراضات اللازمة ثم عوّض قبل التقريب. احتفظ بالتعبيرات الدقيقة عندما يطلب السؤال نتيجة دقيقة.
   2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: استخدام القانون الأول ΔU = Q − W، حيث W الشغل المبذول من الغاز. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
   3. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: تعويض ΔU = 500 − 200. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
   4. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: الحصول على ΔU = 300 J. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
   5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: كن متسقاً بشأن ما إذا كانت W تمثل الشغل المبذول من النظام أو عليه — يحدد هذا ما إذا كانت تُضاف أو تُطرح في معادلة القانون الأول.

   نقاط التصحيح

   • استخدام القانون الأول ΔU = Q − W، حيث W الشغل المبذول من الغاز.
   • تعويض ΔU = 500 − 200.
   • الحصول على ΔU = 300 J.

   ملاحظة الفاحص: كن متسقاً بشأن ما إذا كانت W تمثل الشغل المبذول من النظام أو عليه — يحدد هذا ما إذا كانت تُضاف أو تُطرح في معادلة القانون الأول.

4. 4.

   تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «يمتص غاز 500 J من الطاقة الحرارية ويبذل 200 J من الشغل على محيطه أثناء تمدده. احسب التغير في الطاقة الداخلية للغاز.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «استخدام القانون الأول ΔU = Q − W، حيث W الشغل المبذول من الغاز.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

   [3 درجة]

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
   2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: استخدام القانون الأول ΔU = Q − W، حيث W الشغل المبذول من الغاز. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: تعويض ΔU = 500 − 200. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: الحصول على ΔU = 300 J. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

   نقاط التصحيح

   • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: استخدام القانون الأول ΔU = Q − W، حيث W الشغل المبذول من الغاز.
   • يحدد المتطلب الناقص: تعويض ΔU = 500 − 200.
   • يحدد المتطلب الناقص: الحصول على ΔU = 300 J.

   ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

5. 5.

   ميّز بين العملية متساوية الحرارة والعملية الأديباتية لغاز مثالي.

   [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. قسّم المطلوب إلى أجزائه. اربط في كل جزء حقيقةً أو ملاحظةً مناسبة بالنتيجة التي تدعمها. وصف ما يحدث وتفسير سبب حدوثه مهمتان مختلفتان.
   2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: توضيح أن العملية متساوية الحرارة تحدث عند درجة حرارة ثابتة، لذا لا تتغير الطاقة الداخلية لغاز مثالي (ΔU = 0). اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
   3. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: توضيح أن العملية الأديباتية تحدث دون انتقال طاقة حرارية إلى النظام أو منه (Q = 0). اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
   4. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: توضيح أنه في التمدد الأديباتي، بما أن Q = 0، فإن أي شغل يبذله الغاز يأتي بالكامل من انخفاض الطاقة الداخلية، لذا يبرد الغاز. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
   5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: متساوي الحرارة يعني درجة حرارة ثابتة (ΔU = 0 لغاز مثالي)؛ والأديباتي يعني عدم انتقال حرارة (Q = 0) — وهذان قيدان مختلفان وليسا متضادين لبعضهما.

   نقاط التصحيح

   • توضيح أن العملية متساوية الحرارة تحدث عند درجة حرارة ثابتة، لذا لا تتغير الطاقة الداخلية لغاز مثالي (ΔU = 0).
   • توضيح أن العملية الأديباتية تحدث دون انتقال طاقة حرارية إلى النظام أو منه (Q = 0).
   • توضيح أنه في التمدد الأديباتي، بما أن Q = 0، فإن أي شغل يبذله الغاز يأتي بالكامل من انخفاض الطاقة الداخلية، لذا يبرد الغاز.

   ملاحظة الفاحص: متساوي الحرارة يعني درجة حرارة ثابتة (ΔU = 0 لغاز مثالي)؛ والأديباتي يعني عدم انتقال حرارة (Q = 0) — وهذان قيدان مختلفان وليسا متضادين لبعضهما.

6. 6.

   تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «ميّز بين العملية متساوية الحرارة والعملية الأديباتية لغاز مثالي.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن العملية متساوية الحرارة تحدث عند درجة حرارة ثابتة، لذا لا تتغير الطاقة الداخلية لغاز مثالي (ΔU = 0).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

   [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
   2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أن العملية متساوية الحرارة تحدث عند درجة حرارة ثابتة، لذا لا تتغير الطاقة الداخلية لغاز مثالي (ΔU = 0). قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن العملية الأديباتية تحدث دون انتقال طاقة حرارية إلى النظام أو منه (Q = 0). قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أنه في التمدد الأديباتي، بما أن Q = 0، فإن أي شغل يبذله الغاز يأتي بالكامل من انخفاض الطاقة الداخلية، لذا يبرد الغاز. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

   نقاط التصحيح

   • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أن العملية متساوية الحرارة تحدث عند درجة حرارة ثابتة، لذا لا تتغير الطاقة الداخلية لغاز مثالي (ΔU = 0).
   • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن العملية الأديباتية تحدث دون انتقال طاقة حرارية إلى النظام أو منه (Q = 0).
   • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أنه في التمدد الأديباتي، بما أن Q = 0، فإن أي شغل يبذله الغاز يأتي بالكامل من انخفاض الطاقة الداخلية، لذا يبرد الغاز.

   ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

7. 7.

   عرّف الإنتروبيا بعبارات نوعية بسيطة، واذكر القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

   [2 درجة] · بدون آلة حاسبة

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. قسّم المطلوب إلى أجزائه. اربط في كل جزء حقيقةً أو ملاحظةً مناسبة بالنتيجة التي تدعمها. وصف ما يحدث وتفسير سبب حدوثه مهمتان مختلفتان.
   2. طوّر هذا الجزء من الإجابة: تعريف الإنتروبيا بأنها مقياس لاضطراب النظام، أو عدد الترتيبات المجهرية الممكنة (الحالات الدقيقة) له. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
   3. طوّر هذا الجزء من الإجابة: ذكر القانون الثاني: لا تنخفض الإنتروبيا الكلية لنظام معزول (أو الكون) أبداً بمرور الوقت في أي عملية تلقائية. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
   4. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: يفسر القانون الثاني لماذا تكون بعض العمليات غير عكوسة عملياً (مثل تدفق الحرارة دائماً من الساخن إلى البارد تلقائياً) رغم أن القانون الأول وحده لن يمنع العكس.

   نقاط التصحيح

   • تعريف الإنتروبيا بأنها مقياس لاضطراب النظام، أو عدد الترتيبات المجهرية الممكنة (الحالات الدقيقة) له.
   • ذكر القانون الثاني: لا تنخفض الإنتروبيا الكلية لنظام معزول (أو الكون) أبداً بمرور الوقت في أي عملية تلقائية.

   ملاحظة الفاحص: يفسر القانون الثاني لماذا تكون بعض العمليات غير عكوسة عملياً (مثل تدفق الحرارة دائماً من الساخن إلى البارد تلقائياً) رغم أن القانون الأول وحده لن يمنع العكس.

8. 8.

   تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «عرّف الإنتروبيا بعبارات نوعية بسيطة، واذكر القانون الثاني للديناميكا الحرارية.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «تعريف الإنتروبيا بأنها مقياس لاضطراب النظام، أو عدد الترتيبات المجهرية الممكنة (الحالات الدقيقة) له.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 2 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

   [2 درجة] · بدون آلة حاسبة

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
   2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: تعريف الإنتروبيا بأنها مقياس لاضطراب النظام، أو عدد الترتيبات المجهرية الممكنة (الحالات الدقيقة) له. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: ذكر القانون الثاني: لا تنخفض الإنتروبيا الكلية لنظام معزول (أو الكون) أبداً بمرور الوقت في أي عملية تلقائية. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
   4. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

   نقاط التصحيح

   • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: تعريف الإنتروبيا بأنها مقياس لاضطراب النظام، أو عدد الترتيبات المجهرية الممكنة (الحالات الدقيقة) له.
   • يحدد المتطلب الناقص: ذكر القانون الثاني: لا تنخفض الإنتروبيا الكلية لنظام معزول (أو الكون) أبداً بمرور الوقت في أي عملية تلقائية.

   ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

9. 9.

   اشرح، من حيث الإنتروبيا، لماذا تتدفق الطاقة الحرارية تلقائياً من جسم ساخن إلى جسم بارد وليس العكس أبداً.

   [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

   شرح الإجابة

   الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

   1. قسّم المطلوب إلى أجزائه. اربط في كل جزء حقيقةً أو ملاحظةً مناسبة بالنتيجة التي تدعمها. وصف ما يحدث وتفسير سبب حدوثه مهمتان مختلفتان.
   2. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أنه عند انتقال الطاقة الحرارية من جسم ساخن إلى جسم بارد، يكون انخفاض إنتروبيا الجسم الساخن أصغر في المقدار من زيادة إنتروبيا الجسم البارد (لأن تغير الإنتروبيا لانتقال حراري معين أكبر عند درجة حرارة أقل). بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
   3. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن الإنتروبيا الكلية للنظام تزداد بالتالي، بما يتوافق مع القانون الثاني، ما يجعل اتجاه تدفق الحرارة هذا تلقائياً. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
   4. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن العملية العكسية (تدفق الحرارة من البارد إلى الساخن) ستتطلب انخفاضاً في الإنتروبيا الكلية، ما يخالف القانون الثاني، لذا لا يمكن أن تحدث تلقائياً. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
   5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: يُعطى تغير الإنتروبيا لكمية حرارة منقولة معينة بـ Q/T — يسبب انتقال الحرارة نفسه تغيراً أكبر في الإنتروبيا عند درجة حرارة أقل، ولهذا يُفضّل التغير الصافي للإنتروبيا تدفق الحرارة من الساخن إلى البارد.

   نقاط التصحيح

   • توضيح أنه عند انتقال الطاقة الحرارية من جسم ساخن إلى جسم بارد، يكون انخفاض إنتروبيا الجسم الساخن أصغر في المقدار من زيادة إنتروبيا الجسم البارد (لأن تغير الإنتروبيا لانتقال حراري معين أكبر عند درجة حرارة أقل).
   • توضيح أن الإنتروبيا الكلية للنظام تزداد بالتالي، بما يتوافق مع القانون الثاني، ما يجعل اتجاه تدفق الحرارة هذا تلقائياً.
   • توضيح أن العملية العكسية (تدفق الحرارة من البارد إلى الساخن) ستتطلب انخفاضاً في الإنتروبيا الكلية، ما يخالف القانون الثاني، لذا لا يمكن أن تحدث تلقائياً.

   ملاحظة الفاحص: يُعطى تغير الإنتروبيا لكمية حرارة منقولة معينة بـ Q/T — يسبب انتقال الحرارة نفسه تغيراً أكبر في الإنتروبيا عند درجة حرارة أقل، ولهذا يُفضّل التغير الصافي للإنتروبيا تدفق الحرارة من الساخن إلى البارد.

10. 10.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اشرح، من حيث الإنتروبيا، لماذا تتدفق الطاقة الحرارية تلقائياً من جسم ساخن إلى جسم بارد وليس العكس أبداً.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أنه عند انتقال الطاقة الحرارية من جسم ساخن إلى جسم بارد، يكون انخفاض إنتروبيا الجسم الساخن أصغر في المقدار من زيادة إنتروبيا الجسم البارد (لأن تغير الإنتروبيا لانتقال حراري معين أكبر عند درجة حرارة أقل).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أنه عند انتقال الطاقة الحرارية من جسم ساخن إلى جسم بارد، يكون انخفاض إنتروبيا الجسم الساخن أصغر في المقدار من زيادة إنتروبيا الجسم البارد (لأن تغير الإنتروبيا لانتقال حراري معين أكبر عند درجة حرارة أقل). قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن الإنتروبيا الكلية للنظام تزداد بالتالي، بما يتوافق مع القانون الثاني، ما يجعل اتجاه تدفق الحرارة هذا تلقائياً. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن العملية العكسية (تدفق الحرارة من البارد إلى الساخن) ستتطلب انخفاضاً في الإنتروبيا الكلية، ما يخالف القانون الثاني، لذا لا يمكن أن تحدث تلقائياً. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أنه عند انتقال الطاقة الحرارية من جسم ساخن إلى جسم بارد، يكون انخفاض إنتروبيا الجسم الساخن أصغر في المقدار من زيادة إنتروبيا الجسم البارد (لأن تغير الإنتروبيا لانتقال حراري معين أكبر عند درجة حرارة أقل).
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن الإنتروبيا الكلية للنظام تزداد بالتالي، بما يتوافق مع القانون الثاني، ما يجعل اتجاه تدفق الحرارة هذا تلقائياً.
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن العملية العكسية (تدفق الحرارة من البارد إلى الساخن) ستتطلب انخفاضاً في الإنتروبيا الكلية، ما يخالف القانون الثاني، لذا لا يمكن أن تحدث تلقائياً.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

11. 11.

    يمتص محرك حراري 800 J من الطاقة الحرارية من خزان ساخن ويبذل 300 J من الشغل المفيد. احسب الكفاءة الحرارية للمحرك.

    [3 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. دوّن المقادير المعطاة والمجهول المطلوب. اختر العلاقة التي تربطها واذكر الافتراضات اللازمة ثم عوّض قبل التقريب. احتفظ بالتعبيرات الدقيقة عندما يطلب السؤال نتيجة دقيقة.
    2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: استخدام الكفاءة = الشغل المفيد الناتج / الطاقة الحرارية الداخلة. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    3. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: تعويض 300/800. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    4. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: الحصول على كفاءة = 0.375، أو 37.5%. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تكون الكفاءة الحرارية دائماً أقل من 100% لمحرك حراري حقيقي، لأنه يجب طرد بعض الطاقة الحرارية دائماً إلى خزان بارد، كما يتطلب القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

    نقاط التصحيح

    • استخدام الكفاءة = الشغل المفيد الناتج / الطاقة الحرارية الداخلة.
    • تعويض 300/800.
    • الحصول على كفاءة = 0.375، أو 37.5%.

    ملاحظة الفاحص: تكون الكفاءة الحرارية دائماً أقل من 100% لمحرك حراري حقيقي، لأنه يجب طرد بعض الطاقة الحرارية دائماً إلى خزان بارد، كما يتطلب القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

12. 12.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «يمتص محرك حراري 800 J من الطاقة الحرارية من خزان ساخن ويبذل 300 J من الشغل المفيد. احسب الكفاءة الحرارية للمحرك.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «استخدام الكفاءة = الشغل المفيد الناتج / الطاقة الحرارية الداخلة.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [3 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: استخدام الكفاءة = الشغل المفيد الناتج / الطاقة الحرارية الداخلة. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: تعويض 300/800. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: الحصول على كفاءة = 0.375، أو 37.5%. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: استخدام الكفاءة = الشغل المفيد الناتج / الطاقة الحرارية الداخلة.
    • يحدد المتطلب الناقص: تعويض 300/800.
    • يحدد المتطلب الناقص: الحصول على كفاءة = 0.375، أو 37.5%.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

13. 13.

    اذكر مبرهنة كارنو، واشرح لماذا لا يمكن لأي محرك حراري حقيقي يعمل بين درجتي حرارة معينتين أن يكون أكفأ من محرك كارنو.

    [2 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. قسّم المطلوب إلى أجزائه. اربط في كل جزء حقيقةً أو ملاحظةً مناسبة بالنتيجة التي تدعمها. وصف ما يحدث وتفسير سبب حدوثه مهمتان مختلفتان.
    2. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن محرك كارنو محرك حراري نظري ومثالي (عكوس) يحقق أقصى كفاءة ممكنة بين درجتي حرارة معينتين. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    3. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن جميع المحركات الحرارية الحقيقية تتضمن بعض العمليات غير العكوسة (مثل الاحتكاك، التمدد غير المقيد)، التي تولّد إنتروبيا إضافية وتخفض الكفاءة دون حد كارنو (العكوس). بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    4. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تضع كفاءة كارنو، 1 − T_البارد/T_الساخن (بدرجات حرارة الكلفن)، حداً نظرياً مطلقاً أعلى لا يمكن لأي محرك حقيقي تجاوزه، بغض النظر عن تصميمه.

    نقاط التصحيح

    • توضيح أن محرك كارنو محرك حراري نظري ومثالي (عكوس) يحقق أقصى كفاءة ممكنة بين درجتي حرارة معينتين.
    • توضيح أن جميع المحركات الحرارية الحقيقية تتضمن بعض العمليات غير العكوسة (مثل الاحتكاك، التمدد غير المقيد)، التي تولّد إنتروبيا إضافية وتخفض الكفاءة دون حد كارنو (العكوس).

    ملاحظة الفاحص: تضع كفاءة كارنو، 1 − T_البارد/T_الساخن (بدرجات حرارة الكلفن)، حداً نظرياً مطلقاً أعلى لا يمكن لأي محرك حقيقي تجاوزه، بغض النظر عن تصميمه.

14. 14.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اذكر مبرهنة كارنو، واشرح لماذا لا يمكن لأي محرك حراري حقيقي يعمل بين درجتي حرارة معينتين أن يكون أكفأ من محرك كارنو.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن محرك كارنو محرك حراري نظري ومثالي (عكوس) يحقق أقصى كفاءة ممكنة بين درجتي حرارة معينتين.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 2 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [2 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أن محرك كارنو محرك حراري نظري ومثالي (عكوس) يحقق أقصى كفاءة ممكنة بين درجتي حرارة معينتين. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن جميع المحركات الحرارية الحقيقية تتضمن بعض العمليات غير العكوسة (مثل الاحتكاك، التمدد غير المقيد)، التي تولّد إنتروبيا إضافية وتخفض الكفاءة دون حد كارنو (العكوس). قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أن محرك كارنو محرك حراري نظري ومثالي (عكوس) يحقق أقصى كفاءة ممكنة بين درجتي حرارة معينتين.
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن جميع المحركات الحرارية الحقيقية تتضمن بعض العمليات غير العكوسة (مثل الاحتكاك، التمدد غير المقيد)، التي تولّد إنتروبيا إضافية وتخفض الكفاءة دون حد كارنو (العكوس).

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

15. 15.

    يعمل محرك كارنو بين خزان ساخن عند 500 K وخزان بارد عند 300 K. احسب أقصى كفاءة ممكنة (كفاءة كارنو) له.

    [3 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. دوّن المقادير المعطاة والمجهول المطلوب. اختر العلاقة التي تربطها واذكر الافتراضات اللازمة ثم عوّض قبل التقريب. احتفظ بالتعبيرات الدقيقة عندما يطلب السؤال نتيجة دقيقة.
    2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: استخدام كفاءة كارنو = 1 − T_البارد/T_الساخن، بدرجات حرارة الكلفن. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    3. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: تعويض 1 − 300/500. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    4. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: الحصول على كفاءة = 0.40، أو 40%. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تتطلب صيغة كفاءة كارنو دائماً درجات حرارة مطلقة بالكلفن، وليس المئوية أبداً — وهو مصدر خطأ شائع.

    نقاط التصحيح

    • استخدام كفاءة كارنو = 1 − T_البارد/T_الساخن، بدرجات حرارة الكلفن.
    • تعويض 1 − 300/500.
    • الحصول على كفاءة = 0.40، أو 40%.

    ملاحظة الفاحص: تتطلب صيغة كفاءة كارنو دائماً درجات حرارة مطلقة بالكلفن، وليس المئوية أبداً — وهو مصدر خطأ شائع.

16. 16.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «يعمل محرك كارنو بين خزان ساخن عند 500 K وخزان بارد عند 300 K. احسب أقصى كفاءة ممكنة (كفاءة كارنو) له.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «استخدام كفاءة كارنو = 1 − T_البارد/T_الساخن، بدرجات حرارة الكلفن.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [3 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: استخدام كفاءة كارنو = 1 − T_البارد/T_الساخن، بدرجات حرارة الكلفن. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: تعويض 1 − 300/500. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: الحصول على كفاءة = 0.40، أو 40%. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: استخدام كفاءة كارنو = 1 − T_البارد/T_الساخن، بدرجات حرارة الكلفن.
    • يحدد المتطلب الناقص: تعويض 1 − 300/500.
    • يحدد المتطلب الناقص: الحصول على كفاءة = 0.40، أو 40%.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

17. 17.

    اشرح لماذا تزيد زيادة درجة حرارة الخزان الساخن، أو خفض درجة حرارة الخزان البارد، أقصى كفاءة ممكنة لمحرك حراري.

    [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. قسّم المطلوب إلى أجزائه. اربط في كل جزء حقيقةً أو ملاحظةً مناسبة بالنتيجة التي تدعمها. وصف ما يحدث وتفسير سبب حدوثه مهمتان مختلفتان.
    2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: ذكر صيغة كفاءة كارنو: الكفاءة = 1 − T_البارد/T_الساخن. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    3. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن زيادة T_الساخن تخفض النسبة T_البارد/T_الساخن، ما يزيد الكفاءة. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    4. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن خفض T_البارد يخفض النسبة نفسها أيضاً، ما يزيد الكفاءة بالمثل، لأن فرق درجة الحرارة الأكبر يتيح استخلاص شغل مفيد أكبر لكل وحدة حرارة داخلة. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: يُعد تعظيم فرق درجة الحرارة بين الخزانين الساخن والبارد الاستراتيجية الأساسية لتحسين كفاءة أي محرك حراري حقيقي، مدفوعاً مباشرة بصيغة كفاءة كارنو.

    نقاط التصحيح

    • ذكر صيغة كفاءة كارنو: الكفاءة = 1 − T_البارد/T_الساخن.
    • توضيح أن زيادة T_الساخن تخفض النسبة T_البارد/T_الساخن، ما يزيد الكفاءة.
    • توضيح أن خفض T_البارد يخفض النسبة نفسها أيضاً، ما يزيد الكفاءة بالمثل، لأن فرق درجة الحرارة الأكبر يتيح استخلاص شغل مفيد أكبر لكل وحدة حرارة داخلة.

    ملاحظة الفاحص: يُعد تعظيم فرق درجة الحرارة بين الخزانين الساخن والبارد الاستراتيجية الأساسية لتحسين كفاءة أي محرك حراري حقيقي، مدفوعاً مباشرة بصيغة كفاءة كارنو.

18. 18.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اشرح لماذا تزيد زيادة درجة حرارة الخزان الساخن، أو خفض درجة حرارة الخزان البارد، أقصى كفاءة ممكنة لمحرك حراري.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «ذكر صيغة كفاءة كارنو: الكفاءة = 1 − T_البارد/T_الساخن.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: ذكر صيغة كفاءة كارنو: الكفاءة = 1 − T_البارد/T_الساخن. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن زيادة T_الساخن تخفض النسبة T_البارد/T_الساخن، ما يزيد الكفاءة. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن خفض T_البارد يخفض النسبة نفسها أيضاً، ما يزيد الكفاءة بالمثل، لأن فرق درجة الحرارة الأكبر يتيح استخلاص شغل مفيد أكبر لكل وحدة حرارة داخلة. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: ذكر صيغة كفاءة كارنو: الكفاءة = 1 − T_البارد/T_الساخن.
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن زيادة T_الساخن تخفض النسبة T_البارد/T_الساخن، ما يزيد الكفاءة.
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن خفض T_البارد يخفض النسبة نفسها أيضاً، ما يزيد الكفاءة بالمثل، لأن فرق درجة الحرارة الأكبر يتيح استخلاص شغل مفيد أكبر لكل وحدة حرارة داخلة.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

19. 19.

    أوجز لماذا تحتاج الثلاجة إلى مدخل شغل خارجي لنقل الطاقة الحرارية من داخل بارد إلى خارج أدفأ، من حيث القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

    [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. قسّم المطلوب إلى أجزائه. اربط في كل جزء حقيقةً أو ملاحظةً مناسبة بالنتيجة التي تدعمها. وصف ما يحدث وتفسير سبب حدوثه مهمتان مختلفتان.
    2. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن الحرارة تتدفق طبيعياً (تلقائياً) من الساخن إلى البارد فقط، وليس من البارد إلى الساخن أبداً، دون تأثير خارجي. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    3. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن نقل الحرارة من منطقة باردة إلى منطقة أدفأ يتطلب بذل شغل خارجي على النظام، للتعويض عن هذا الاتجاه الطبيعي والتغلب عليه، بما يتوافق مع القانون الثاني. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    4. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن مدخل الشغل هذا يزيد الإنتروبيا الكلية للمحيط بأكثر من انخفاض الإنتروبيا داخل الثلاجة، لذا تزداد الإنتروبيا الكلية للكون إجمالاً رغم ذلك، ما يحقق القانون الثاني. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: لا تخالف الثلاجة القانون الثاني — فهي تخفض الإنتروبيا محلياً داخل الثلاجة، لكن مدخل الشغل يزيد الإنتروبيا في مكان آخر (المحيط/المحرك) بمقدار أكبر، لذا تزداد الإنتروبيا الكلية رغم ذلك.

    نقاط التصحيح

    • توضيح أن الحرارة تتدفق طبيعياً (تلقائياً) من الساخن إلى البارد فقط، وليس من البارد إلى الساخن أبداً، دون تأثير خارجي.
    • توضيح أن نقل الحرارة من منطقة باردة إلى منطقة أدفأ يتطلب بذل شغل خارجي على النظام، للتعويض عن هذا الاتجاه الطبيعي والتغلب عليه، بما يتوافق مع القانون الثاني.
    • توضيح أن مدخل الشغل هذا يزيد الإنتروبيا الكلية للمحيط بأكثر من انخفاض الإنتروبيا داخل الثلاجة، لذا تزداد الإنتروبيا الكلية للكون إجمالاً رغم ذلك، ما يحقق القانون الثاني.

    ملاحظة الفاحص: لا تخالف الثلاجة القانون الثاني — فهي تخفض الإنتروبيا محلياً داخل الثلاجة، لكن مدخل الشغل يزيد الإنتروبيا في مكان آخر (المحيط/المحرك) بمقدار أكبر، لذا تزداد الإنتروبيا الكلية رغم ذلك.

20. 20.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «أوجز لماذا تحتاج الثلاجة إلى مدخل شغل خارجي لنقل الطاقة الحرارية من داخل بارد إلى خارج أدفأ، من حيث القانون الثاني للديناميكا الحرارية.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن الحرارة تتدفق طبيعياً (تلقائياً) من الساخن إلى البارد فقط، وليس من البارد إلى الساخن أبداً، دون تأثير خارجي.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أن الحرارة تتدفق طبيعياً (تلقائياً) من الساخن إلى البارد فقط، وليس من البارد إلى الساخن أبداً، دون تأثير خارجي. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن نقل الحرارة من منطقة باردة إلى منطقة أدفأ يتطلب بذل شغل خارجي على النظام، للتعويض عن هذا الاتجاه الطبيعي والتغلب عليه، بما يتوافق مع القانون الثاني. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن مدخل الشغل هذا يزيد الإنتروبيا الكلية للمحيط بأكثر من انخفاض الإنتروبيا داخل الثلاجة، لذا تزداد الإنتروبيا الكلية للكون إجمالاً رغم ذلك، ما يحقق القانون الثاني. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أن الحرارة تتدفق طبيعياً (تلقائياً) من الساخن إلى البارد فقط، وليس من البارد إلى الساخن أبداً، دون تأثير خارجي.
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن نقل الحرارة من منطقة باردة إلى منطقة أدفأ يتطلب بذل شغل خارجي على النظام، للتعويض عن هذا الاتجاه الطبيعي والتغلب عليه، بما يتوافق مع القانون الثاني.
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن مدخل الشغل هذا يزيد الإنتروبيا الكلية للمحيط بأكثر من انخفاض الإنتروبيا داخل الثلاجة، لذا تزداد الإنتروبيا الكلية للكون إجمالاً رغم ذلك، ما يحقق القانون الثاني.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

21. 21.

    يتمدد غاز عند ضغط ثابت مقداره 2.0 × 10⁵ Pa من حجم 0.020 m³ إلى 0.050 m³. احسب الشغل المبذول من الغاز.

    [3 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. دوّن المقادير المعطاة والمجهول المطلوب. اختر العلاقة التي تربطها واذكر الافتراضات اللازمة ثم عوّض قبل التقريب. احتفظ بالتعبيرات الدقيقة عندما يطلب السؤال نتيجة دقيقة.
    2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: توضيح أنه لعملية بضغط ثابت (متساوية الضغط)، الشغل المبذول من الغاز = PΔV. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    3. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: حساب ΔV = 0.050 − 0.020 = 0.030 m³. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    4. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: الحصول على W = 2.0 × 10⁵ × 0.030 = 6000 J. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: على رسم الضغط-الحجم (PV)، يساوي الشغل المبذول في أي عملية المساحة تحت المنحنى — بالنسبة لعملية بضغط ثابت، هذه المساحة ببساطة مستطيل، P × ΔV.

    نقاط التصحيح

    • توضيح أنه لعملية بضغط ثابت (متساوية الضغط)، الشغل المبذول من الغاز = PΔV.
    • حساب ΔV = 0.050 − 0.020 = 0.030 m³.
    • الحصول على W = 2.0 × 10⁵ × 0.030 = 6000 J.

    ملاحظة الفاحص: على رسم الضغط-الحجم (PV)، يساوي الشغل المبذول في أي عملية المساحة تحت المنحنى — بالنسبة لعملية بضغط ثابت، هذه المساحة ببساطة مستطيل، P × ΔV.

22. 22.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «يتمدد غاز عند ضغط ثابت مقداره 2.0 × 10⁵ Pa من حجم 0.020 m³ إلى 0.050 m³. احسب الشغل المبذول من الغاز.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أنه لعملية بضغط ثابت (متساوية الضغط)، الشغل المبذول من الغاز = PΔV.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [3 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أنه لعملية بضغط ثابت (متساوية الضغط)، الشغل المبذول من الغاز = PΔV. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: حساب ΔV = 0.050 − 0.020 = 0.030 m³. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: الحصول على W = 2.0 × 10⁵ × 0.030 = 6000 J. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أنه لعملية بضغط ثابت (متساوية الضغط)، الشغل المبذول من الغاز = PΔV.
    • يحدد المتطلب الناقص: حساب ΔV = 0.050 − 0.020 = 0.030 m³.
    • يحدد المتطلب الناقص: الحصول على W = 2.0 × 10⁵ × 0.030 = 6000 J.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

23. 23.

    اشرح لماذا لا يُبذل أي شغل من الغاز أو عليه أثناء عملية متساوية الحجم (حجم ثابت)، واذكر ما يحدث لأي طاقة حرارية تُنقل إلى الغاز في هذه الحالة.

    [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. قسّم المطلوب إلى أجزائه. اربط في كل جزء حقيقةً أو ملاحظةً مناسبة بالنتيجة التي تدعمها. وصف ما يحدث وتفسير سبب حدوثه مهمتان مختلفتان.
    2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: توضيح أن الشغل المبذول من الغاز = PΔV، وبما أن الحجم لا يتغير (ΔV = 0) في العملية متساوية الحجم، لا يُبذل شغل. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    3. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: توضيح أنه وفق القانون الأول، ΔU = Q − W = Q، لأن W = 0. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    4. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن كل الطاقة الحرارية المنقولة إلى الغاز تذهب بالتالي مباشرة إلى زيادة طاقته الداخلية، وبالتالي درجة حرارته. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: العملية متساوية الحجم هي الحالة الوحيدة التي يتبسط فيها القانون الأول إلى ΔU = Q تماماً، لأن حد الشغل يزول كلياً — يظهر كل جول من الحرارة المضافة كطاقة داخلية.

    نقاط التصحيح

    • توضيح أن الشغل المبذول من الغاز = PΔV، وبما أن الحجم لا يتغير (ΔV = 0) في العملية متساوية الحجم، لا يُبذل شغل.
    • توضيح أنه وفق القانون الأول، ΔU = Q − W = Q، لأن W = 0.
    • توضيح أن كل الطاقة الحرارية المنقولة إلى الغاز تذهب بالتالي مباشرة إلى زيادة طاقته الداخلية، وبالتالي درجة حرارته.

    ملاحظة الفاحص: العملية متساوية الحجم هي الحالة الوحيدة التي يتبسط فيها القانون الأول إلى ΔU = Q تماماً، لأن حد الشغل يزول كلياً — يظهر كل جول من الحرارة المضافة كطاقة داخلية.

24. 24.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اشرح لماذا لا يُبذل أي شغل من الغاز أو عليه أثناء عملية متساوية الحجم (حجم ثابت)، واذكر ما يحدث لأي طاقة حرارية تُنقل إلى الغاز في هذه الحالة.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أن الشغل المبذول من الغاز = PΔV، وبما أن الحجم لا يتغير (ΔV = 0) في العملية متساوية الحجم، لا يُبذل شغل.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أن الشغل المبذول من الغاز = PΔV، وبما أن الحجم لا يتغير (ΔV = 0) في العملية متساوية الحجم، لا يُبذل شغل. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أنه وفق القانون الأول، ΔU = Q − W = Q، لأن W = 0. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن كل الطاقة الحرارية المنقولة إلى الغاز تذهب بالتالي مباشرة إلى زيادة طاقته الداخلية، وبالتالي درجة حرارته. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أن الشغل المبذول من الغاز = PΔV، وبما أن الحجم لا يتغير (ΔV = 0) في العملية متساوية الحجم، لا يُبذل شغل.
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أنه وفق القانون الأول، ΔU = Q − W = Q، لأن W = 0.
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن كل الطاقة الحرارية المنقولة إلى الغاز تذهب بالتالي مباشرة إلى زيادة طاقته الداخلية، وبالتالي درجة حرارته.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

25. 25.

    يخضع 1.0 mol من غاز مثالي لتمدد متساوي الحرارة عند 300 K من حجم 0.010 m³ إلى 0.020 m³. احسب الشغل المبذول من الغاز، باستخدام W = nRT ln(V₂/V₁). (R = 8.31 J K⁻¹ mol⁻¹)

    [4 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. دوّن المقادير المعطاة والمجهول المطلوب. اختر العلاقة التي تربطها واذكر الافتراضات اللازمة ثم عوّض قبل التقريب. احتفظ بالتعبيرات الدقيقة عندما يطلب السؤال نتيجة دقيقة.
    2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: ذكر W = nRT ln(V₂/V₁). اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    3. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: حساب نسبة الحجم V₂/V₁ = 0.020/0.010 = 2.0. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    4. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: تعويض W = 1.0 × 8.31 × 300 × ln(2.0). اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    5. طوّر هذا الجزء من الإجابة: الحصول على W ≈ 1730 J. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    6. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: بما أن الطاقة الداخلية لغاز مثالي تعتمد على درجة الحرارة فقط، فإن ΔU = 0 لأي عملية متساوية الحرارة — لذا وفق القانون الأول، يساوي كل الشغل المبذول من الغاز في هذا التمدد الطاقة الحرارية الممتصة، Q = W.

    نقاط التصحيح

    • ذكر W = nRT ln(V₂/V₁).
    • حساب نسبة الحجم V₂/V₁ = 0.020/0.010 = 2.0.
    • تعويض W = 1.0 × 8.31 × 300 × ln(2.0).
    • الحصول على W ≈ 1730 J.

    ملاحظة الفاحص: بما أن الطاقة الداخلية لغاز مثالي تعتمد على درجة الحرارة فقط، فإن ΔU = 0 لأي عملية متساوية الحرارة — لذا وفق القانون الأول، يساوي كل الشغل المبذول من الغاز في هذا التمدد الطاقة الحرارية الممتصة، Q = W.

26. 26.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «يخضع 1.0 mol من غاز مثالي لتمدد متساوي الحرارة عند 300 K من حجم 0.010 m³ إلى 0.020 m³. احسب الشغل المبذول من الغاز، باستخدام W = nRT ln(V₂/V₁). (R = 8.31 J K⁻¹ mol⁻¹)» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «ذكر W = nRT ln(V₂/V₁).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 4 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [4 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: ذكر W = nRT ln(V₂/V₁). قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: حساب نسبة الحجم V₂/V₁ = 0.020/0.010 = 2.0. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: تعويض W = 1.0 × 8.31 × 300 × ln(2.0). قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. المطلب 4: يحدد المتطلب الناقص: الحصول على W ≈ 1730 J. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    6. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: ذكر W = nRT ln(V₂/V₁).
    • يحدد المتطلب الناقص: حساب نسبة الحجم V₂/V₁ = 0.020/0.010 = 2.0.
    • يحدد المتطلب الناقص: تعويض W = 1.0 × 8.31 × 300 × ln(2.0).
    • يحدد المتطلب الناقص: الحصول على W ≈ 1730 J.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

27. 27.

    تنصهر كتلة 0.500 kg من الجليد عند 0°C بالكامل وبشكل عكوس عند درجة حرارة ثابتة، ممتصة 1.67 × 10⁵ J من الطاقة الحرارية. احسب التغير في إنتروبيا الجليد أثناء انصهاره.

    [3 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. دوّن المقادير المعطاة والمجهول المطلوب. اختر العلاقة التي تربطها واذكر الافتراضات اللازمة ثم عوّض قبل التقريب. احتفظ بالتعبيرات الدقيقة عندما يطلب السؤال نتيجة دقيقة.
    2. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: ذكر ΔS = Q/T لعملية عكوسة عند درجة حرارة ثابتة. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    3. نفّذ هذه الخطوة الرياضية: تعويض Q = 1.67 × 10⁵ J وT = 273 K. اكتب العملية الوسيطة وحافظ على اتساق الوحدات عند وجودها وتحقق من العلاقة باستخدام معطيات السؤال.
    4. طوّر هذا الجزء من الإجابة: الحصول على ΔS ≈ 612 J K⁻¹. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: صيغة ΔS = Q/T لتغير الإنتروبيا صالحة مباشرة فقط لعملية عكوسة تحدث عند درجة حرارة واحدة وثابتة — الانصهار عند درجة الانصهار مثال قياسي يحقق هذا الشرط.

    نقاط التصحيح

    • ذكر ΔS = Q/T لعملية عكوسة عند درجة حرارة ثابتة.
    • تعويض Q = 1.67 × 10⁵ J وT = 273 K.
    • الحصول على ΔS ≈ 612 J K⁻¹.

    ملاحظة الفاحص: صيغة ΔS = Q/T لتغير الإنتروبيا صالحة مباشرة فقط لعملية عكوسة تحدث عند درجة حرارة واحدة وثابتة — الانصهار عند درجة الانصهار مثال قياسي يحقق هذا الشرط.

28. 28.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «تنصهر كتلة 0.500 kg من الجليد عند 0°C بالكامل وبشكل عكوس عند درجة حرارة ثابتة، ممتصة 1.67 × 10⁵ J من الطاقة الحرارية. احسب التغير في إنتروبيا الجليد أثناء انصهاره.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «ذكر ΔS = Q/T لعملية عكوسة عند درجة حرارة ثابتة.» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [3 درجة]

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: ذكر ΔS = Q/T لعملية عكوسة عند درجة حرارة ثابتة. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: تعويض Q = 1.67 × 10⁵ J وT = 273 K. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: الحصول على ΔS ≈ 612 J K⁻¹. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: ذكر ΔS = Q/T لعملية عكوسة عند درجة حرارة ثابتة.
    • يحدد المتطلب الناقص: تعويض Q = 1.67 × 10⁵ J وT = 273 K.
    • يحدد المتطلب الناقص: الحصول على ΔS ≈ 612 J K⁻¹.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

29. 29.

    اذكر صيغة كلفن-بلانك للقانون الثاني للديناميكا الحرارية، واشرح ما تعنيه بخصوص إمكانية وجود محرك حراري بكفاءة 100%.

    [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. قسّم المطلوب إلى أجزائه. اربط في كل جزء حقيقةً أو ملاحظةً مناسبة بالنتيجة التي تدعمها. وصف ما يحدث وتفسير سبب حدوثه مهمتان مختلفتان.
    2. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أنه يستحيل بناء محرك حراري يحوّل، أثناء عمله بدورة، الطاقة الحرارية بالكامل إلى شغل دون أي أثر آخر (أي دون طرد بعض الحرارة إلى خزان بارد). بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    3. طوّر هذا الجزء من الإجابة: شرح أن هذا يعني استحالة وجود محرك حراري بكفاءة 100%، لأنه يجب طرد بعض الطاقة الحرارية دائماً إلى خزان بارد. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    4. طوّر هذا الجزء من الإجابة: توضيح أن هذه الصيغة تكافئ المبدأ الأعم القائل بأن الإنتروبيا لا يمكن أن تنخفض في نظام معزول يخضع لعملية دورية. بيّن التفصيل أو المبدأ الذي يدعمه وصلته بالمطلوب؛ تُقبل الصياغة المكافئة المدعومة.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تُعد صيغة كلفن-بلانك وصيغة كلاوزيوس (لا يمكن أن تتدفق الحرارة تلقائياً من البارد إلى الساخن) طريقتين تبدوان مختلفتين لكنهما متكافئتان منطقياً للتعبير عن القانون الثاني نفسه.

    نقاط التصحيح

    • توضيح أنه يستحيل بناء محرك حراري يحوّل، أثناء عمله بدورة، الطاقة الحرارية بالكامل إلى شغل دون أي أثر آخر (أي دون طرد بعض الحرارة إلى خزان بارد).
    • شرح أن هذا يعني استحالة وجود محرك حراري بكفاءة 100%، لأنه يجب طرد بعض الطاقة الحرارية دائماً إلى خزان بارد.
    • توضيح أن هذه الصيغة تكافئ المبدأ الأعم القائل بأن الإنتروبيا لا يمكن أن تنخفض في نظام معزول يخضع لعملية دورية.

    ملاحظة الفاحص: تُعد صيغة كلفن-بلانك وصيغة كلاوزيوس (لا يمكن أن تتدفق الحرارة تلقائياً من البارد إلى الساخن) طريقتين تبدوان مختلفتين لكنهما متكافئتان منطقياً للتعبير عن القانون الثاني نفسه.

30. 30.

    تحليل التصحيح: يحاول متعلم الإجابة عن المهمة الآتية: «اذكر صيغة كلفن-بلانك للقانون الثاني للديناميكا الحرارية، واشرح ما تعنيه بخصوص إمكانية وجود محرك حراري بكفاءة 100%.» وتعالج إجابته هذه النقطة فقط: «توضيح أنه يستحيل بناء محرك حراري يحوّل، أثناء عمله بدورة، الطاقة الحرارية بالكامل إلى شغل دون أي أثر آخر (أي دون طرد بعض الحرارة إلى خزان بارد).» قيّم الإجابة مقابل متطلبات المهمة الكاملة ذات 3 درجات. حدد ما يستحق درجة واذكر كل متطلب إضافي لازم للحصول على الدرجة الكاملة.

    [3 درجة] · بدون آلة حاسبة

    شرح الإجابة

    الشروح الإرشادية مبنية على نقاط التصحيح وليست اشتقاقات متحققاً منها بصورة مستقلة.

    1. افصل إجابة المتعلم المعطاة عن المهمة الكاملة. احتسب فقط ما تظهره الإجابة، ثم حدّد كل مطلب مفقود؛ لا تفترض خطوات غير مكتوبة.
    2. المطلب 1: يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أنه يستحيل بناء محرك حراري يحوّل، أثناء عمله بدورة، الطاقة الحرارية بالكامل إلى شغل دون أي أثر آخر (أي دون طرد بعض الحرارة إلى خزان بارد). قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    3. المطلب 2: يحدد المتطلب الناقص: شرح أن هذا يعني استحالة وجود محرك حراري بكفاءة 100%، لأنه يجب طرد بعض الطاقة الحرارية دائماً إلى خزان بارد. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    4. المطلب 3: يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن هذه الصيغة تكافئ المبدأ الأعم القائل بأن الإنتروبيا لا يمكن أن تنخفض في نظام معزول يخضع لعملية دورية. قارنه بإجابة المتعلم المعطاة؛ لا تُحتسب درجة لدليل غير موجود.
    5. راجع المهمة كاملة، بما فيها القيود والوحدات والدقة والأدلة عند ملاءمتها. تنبيه خاص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

    نقاط التصحيح

    • يقر باستحقاق الدرجة للنقطة المذكورة: توضيح أنه يستحيل بناء محرك حراري يحوّل، أثناء عمله بدورة، الطاقة الحرارية بالكامل إلى شغل دون أي أثر آخر (أي دون طرد بعض الحرارة إلى خزان بارد).
    • يحدد المتطلب الناقص: شرح أن هذا يعني استحالة وجود محرك حراري بكفاءة 100%، لأنه يجب طرد بعض الطاقة الحرارية دائماً إلى خزان بارد.
    • يحدد المتطلب الناقص: توضيح أن هذه الصيغة تكافئ المبدأ الأعم القائل بأن الإنتروبيا لا يمكن أن تنخفض في نظام معزول يخضع لعملية دورية.

    ملاحظة الفاحص: تعامل مع كل نقطة تصحيح كمتطلب مستقل. لا تمنح الفكرة نفسها درجتين ولا تفترض عملاً لم يُظهره المتعلم.

أسئلة تدريبية أصلية غير رسمية من SubjectScout، وليست أسئلة أوراق سابقة رسمية.