17
01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] حرارية(1-1) Chapter 1:Temperature and Thermometers Important Definitions Thermometers and Basic Ideas for making Thermometers 1 ) يزشادبػخ انزشيب ص ػه ثخ انزعبعفكبس اا يزشاد انزشيDifferent Types of Thermometers: Basic Idea- Construction- Calibration- Advantages and Disadvantages Temperature scales ا ج ذ ا ا ا: ش و ز ا خ ا غ ش ا ظ د ت ر ز ذ ة ا ى ر ا ب ى ت ا ر ز ذ ة ا ا ط ة ش ز ح ت ا ر ا ف ك ع ا ح ا ض ز ا خImportant Definitions 1- Temperature: The sensation of warmth or coldness of substance on contact is determined by property known as a temperature. خ ثذسخً ببئض فش ػ انزؼجك دح انجششاسح أغبط ثبنحح اشاسح. انح ذعزفئبد نهدضزمبن ا انحشكعػ غبلب يز ثأببئض ف انحشاس دسخTemperature: is the average kinetic energy of molecules 2- heat: The total energy of molecules in object (total internal energy = KE+PE) غبل( ئبد نهدض انكه انطبل رؼجش ػبد نه انذاخه انطبلب رؼجش ػ ا ا) انحشك غبل+ ظغ ان3-The units of heat: حزارج:حذاخ ا طويمةماء فترة العمك فقد ظلخر لذل ن جسم مادة تنتقل مرة عبارة عن امر أن الحردئ اعتقد في با لقد كان ي ارة شيون أن الحر يظن ءلطاقة شي وا ءن السعر الحر كا آخر. لذلكم الفرنسي والوحدةلنظا ارة في ا اري ىو وحدة الحرزي.نجميم النظا ارة في ا ارة ىي وحدة الحرلبريطانية لمحر ا(a) The calorie (Cal): The amount of heat necessary to raise the temperature of one gram of water by. اري السعر الحر: ارزمة لرفع درجة حر ارة ال ىو كمية الحرء بمقدار واحد درجة مئوية.لما من ا ام ة واحد جر(b) British Thermal Unit (BTU): The amount of heat required to raise the temperature of one Ib of water by. ارةلبريطانية لمحر الوحدة ا: ارة واحد رطلزمة لرفع درجة حر ارة ال كمية الحر ء بمقدار واحد درجةلما من ايت. فيرني1 2 3 1 4

Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (1-1) حرارية

Chapter 1:Temperature and Thermometers

Important Definitions

Thermometers and Basic Ideas for making Thermometers

انزشييزشاد األفكبس األعبعخ انز ث ػهب صبػخ انزشييزشاد (1

Different Types of Thermometers:

Basic Idea- Construction- Calibration- Advantages and Disadvantages

Temperature scales

خازضاحا ع كفارات حزش ةطاا ةذزرات ى بارىا ةذزرت دظ اشغا خازوش : اااذج ا

Important Definitions

1- Temperature:

The sensation of warmth or coldness of substance on contact is determined by

property known as a temperature.

انحشاسح.اإلحغبط ثبنحشاسح أ انجشدح ك انزؼجش ػ فضبئب ثذسخخ

دسخ انحشاس فضبئب ثأب يزعػ غبل انحشك االزمبن نهدضئبد ذعزف

Temperature: is the average kinetic energy of molecules

2- heat:

The total energy of molecules in object (total internal energy = KE+PE)

انظغ + غبل انحشك ( ا اب رؼجش ػ انطبل انذاخه نهبدرؼجش ػ انطبل انكه نهدضئبد ) غبل

3-The units of heat:

حذاخ احزارج:

لقد كان يعتقد في بادئ األمر أن الحرارة عبارة عن مادة تنتقل من جسم آلخر لذلك فقد ظل العمماء فترة طويمة اري ىو وحدة الحرارة في النظام الفرنسي والوحدة آخر. لذلك كان السعر الحر ءوالطاقة شي ءيظنون أن الحرارة شي

البريطانية لمحرارة ىي وحدة الحرارة في النظام اإلنجميزي.(a) The calorie (Cal):

The amount of heat necessary to raise the temperature of one gram of water by .

ة واحد جرام من الماء بمقدار واحد درجة مئوية.ىو كمية الحرارة الالزمة لرفع درجة حرار :السعر الحراري

(b) British Thermal Unit (BTU):

The amount of heat required to raise the temperature of one Ib of water by .

فيرنييت. من الماء بمقدار واحد درجة كمية الحرارة الالزمة لرفع درجة حرارة واحد رطل : الوحدة البريطانية لمحرارة

1

2

3

1

4

Page 2: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (2-1) حرارية

System System

A B

System

C

(c) I units (Joule):

من المعروف اآلن أن الحرارة ما ىي إال صورة من صور الطاقة وبالتالي يمكن استخدام وحدات الطاقة كوحدات لمحرارة أيضا ووحدة الحرارة أو الطاقة في النظام العالمي لموحدات ىي الجول.

4-Thermal contact:

If two objects are in thermal contact with each other, energy exchange can occur

between them without any work done by one on other.

رة طبيعية إذا حدث تالمس بين جسمين فإنو من الممكن انتقال الحرارة من أحدىما إلى اآلخر وذلك بصو بدون بذل أي مجيود من أحدىما عمى اآلخر.

5-Thermal Equilibrium:

It is the situation in which two objects in thermal contact with each other and no

net heat energy exchange between them.

بينيما فإنو يقال أنيما في حالة يعية حرارة بصورة طب انتقالحراريا ولم يحدث جسمينإذا حدث تالمس بين حراري. اتزان

We can say that the two systems are in thermal equilibrium if they have the same

temperature.

حشاسب إرا كب نب فظ دسخخ انحشاسح.بيزض انظبيبك

6-The zeroth law of thermodynamics: نهثشيدبيكبانمب انصفش

When each of two systems is in thermal equilibrium with a third, the first two

systems must be in thermal equilibrium with each other.

ما البعض.حراري مع بعضي اتزانحراري مع نظام ثالث فإنيما يكونان في اتزانعند وجود نظامين منعزلين كل منيما عمى حدة في

ثاي:

كل منيما عمى حدة في اتزان حراري مع جسم عند وجود جسمين حراري مع بعضيما. اتزانفي فإن الجسمين Cثالث

أرج أ ذى لذ ذحممد االطرفادج ظأى اذعاء أل ألت شالئى

وزاخ حي اشراخ االرحااخ اظاتمتادر تاالضا ا اجزب ع افض تن ذاتع و اش

اطأي جزب اظاخ اظاتم ذا اعا ذلع االرحا

/ حذ اغشا

Page 3: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (3-1) حرارية

Thermometers and Basic Ideas for making Thermometers

Thermometers:

The thermometers are devices used to measure the temperature of systems:

Basic Ideas for making Thermometers:

It is depending on some physical properties of a substance that changes in a regular

(linear) way with its temperature.

ارزرز:

ىو أداة أو جياز يستخدم في قياس درجة حرارة األجسام. مع التغير في درجة الحرارة. (خطيا )بانتظامدام خاصية فيزيقية تتغير عمى استخ وتبنى نظرية عمل الترمومترات

Some of these physical properties are:

1- The change in volume of a liquid.

ثزغش دسخخ حشاسر.انزغش ف حدى عبئم

2- The change in length of a solid.

.ب )انزذد انحشاس(دسخخ حشاسرثزغش أثؼبد اناد انصهجخانزغش ف

3- The change in pressure of a gas at constant volume.

ظغػ انغبص ػذ ثجد انحدى ثزغش دسخخ حشاسح انغبص. انزغش ف

4- The change in volume of a gas at constant pressure.

عغػ ثزغش دسخخ حشاسح انغبص.انانغبص ػذ ثجد حدى انزغش ف

5- The change in electric resistance of conductor.

انمبيخ انكشثخ نهصم ثزغش دسخخ حشاسح انصم. انزغش ف

6- The change in color of very hot body.

ن انعء انجؼث ي األخغبو انغبخخ ثزغش دسخخ انحشاسح. انزغش ف

7- The change in thermodynamic properties of a junction of two different metals.

انخاص انحشاسخ نصهخ ي يؼذ يخزهف )االصداج انحشاس(. انزغش ف

Different Types of Thermometers

Liquid Thermometers:

The Basic Idea:

It depends on the expansion of liquid (mercury) with temperature.

)الزئبق( بدرجة الحرارة.السوائل نكماش او اتعتمد عمى مبدأ تمدد Construction:

يتكون الترمومتر كما بالرسم من1- (bulb) )انتفاخ زجاجي ممموء بالسائل المستخدم )الزئبق

2- (capillary tube) حتي يتم اىمال التمددفي المساحو و يكون التمددطولي فقط أنبوبة شعرية رفيعة جدا

3- (Glass scale) وبو الشعريو ويتم تدريجيا بانتظامجاجيو نغمف االنبانبوبو ز

1

2

3

Capillary Tube

سجاجح ذرجح

Liquid

Bulb

Page 4: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (4-1) حرارية

Calibration: : اعاز

درجح احزارج ارغز ف اخاصح افشائحإجاد اعاللح ت ذع

ف زا انع خذ انؼاللخ ث دسخخ انحشاسح اسرفبع انغبئم ف األجثخ انشؼشخ.

وىماثابت ضغط جوي الحرارة عند نقطتين ثابتتين في اختيار الترمومتر عن طريق معايرةيتم

واألخرى ىي نقطة غميان الماءواعتبارىا نقطو انصيار الثمج واعتبارىا

جزء كل جزء يعبر عن درجة واحدة مئوية.بالتساوي ن النقطتين إلى ثم نقسم المسافة بي

خد بالك ويمكن استخدام ( عند)د( ويتجم اشير السوائل المستخدمو ىو الزئبق فيو يغمي عند درجو حراره )

ئ لذا ال يستخدم في القياسات ( اال ان تمدد الكحول غير منتظم بعض الش )و يتجمد عند ) ( الكحول فيو يغمي عند ) .الدقيقو

Advantages:

1. Easy to use in practical عم االعزخذاو ي انبحخ انؼهخ.

2. It has a suitable range of measuring where the mercury has low freezing point

and high boiling point

نظرا لما يتمتع بو الزئبق من صفات إذ أن درجة غميانو األغراض يتسع لمدى قياس مناسب لكثير من . ودرجة تجمده عالية نسبيا

3.very low cost

رخيص جداا4. An accurate device (

دقو عاليو تبعا لنوع السائل المستخدم

Disadvantages:

1. Read by eye (no digital reading ).

.مشاء ثبنؼ ) ال رخذ لشاء سل (

2. Mercury thermometer cannot be used below

. انضئجك ال ك اعزخذاي ػذ الم ي رشييزش

3. Ethyl alcohol thermometer cannot be above79 .

79اػه ي رشييزش انكحل ال ك اعزخذاي ػذ

4. Easy to broken and contain a dangerous materials.

عم انكغش حز ػه ياد خطش

5. Take excessive time to reach equilibrium temperature.

أخز لذ غم نهصل ان دسخ حشاس االرضا

Page 5: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (5-1) حرارية

Constant volume gasthermometers:

The Basic Idea:

The change in the pressure with temperature at fixed volume of gas.

التغير في ضغط الغاز مع درجة الحرارة عند ثبوت الحجم.

Construction:

كب يظح ثبنشعى:

Large bulb (B) of gas :

which immersed in bath whose temperature to be measured

ازفبخ صخبخB) :)

.ف غبص اندضء اناليظ نهعػ انشاد لبط دسخ حشاسر ظغ

Manometer filled with mercury :

is connected to the bulb to measure the gas pressure

.يبيزش صئجم نمبط ظغػ انغبص

Mercury reservoir (R) :

connected to the manometer so the volume of the gas can be kept at

constant by raising or lowering it.

( يغزدع نهضئجكR)

يزصم ثبنبيزش ثبنزبن ك ا ظم حدى انغبص ثبثذ ػ غشك سفغ ا خفط انغزدع.

2

Page 6: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (6-1) حرارية

Calibration:

هذه الحالة إيجاد العالقة بين درجة الحرارة وضغط الغاز. في ) أ ( اعازج ترذرج طشص:

انضئجم انبيزش ؼ انعغػ ثبعزخذاو )عغ انغزدع ف خهػ ي انبء انثهح.

ؼ انعغػ. )عغ انغزدع ف خهػ ي انبء انجخبس

ث انمطز )كب ثبنشعى( غػ دسخخ انحشاسح شعى انخػ انغزمى زى رلغ انمطز ػه يح انع

.حغت ثبعزخذاو انبيزش ثبنزبن ي انح ك إدبد دسخخ انحشاسح انبظشح أل ظغػ

: انؼبدنخ انشبظخ انز رصف زا انخػ

Constants calculated at fixed point such as

freezing and boiling points of water.

دسخخ انحشاسح.ك إدبد ثؼهيخ انعغػ انثبثز

)ب( اعازج ترذرج وف:

ندغ انغبصاد. ) انمطخ يحس دسخخ انحشاسح دائب ف فظ فإ مطغ اعزمبيخإرا رى يذ انخػ ػه

حث زالش ػذب ظغػ انغبص، رى اعزخذايب كمطخ )ػه ز انمطخ انصفش انطهكأغهك

خذذ غ رذسح كهف. أصم نزذسح

مطخ احذح فمػ أل انمطخ األخش انصفش ثبخزبسأصجح ا ي انك يؼبشح رشييزش انغبص ثبنزبن

انمط انثالث نهبء نمػ ثجبرب نؼهخ انؼبشح أ أكثش اي انزدبسة انؼه انطهك خذ

""حث رنك ػذ ظغػ امطح اثالثح اء ) انحبنخ انز زاخذ ػذب انثهح انبء انجخبس يؼب

.( أ )دسخخ حشاسح )

خشج ي مط االصم ك حغبة اصجحذ اال انؼالل ث انعغػ دسخ انحشاس ػالل خط ر

:ي انؼالل (P)انمبثه ال ظغػ (T)دسخ حشاس انغبص

(

(

Page 7: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (7-1) حرارية

1- The Kelvin is the fractional

of the temp. of triple point of water

دسخخ كهف دسخخ

.ي دسخخ انمطخ انثالثخ نهبء

2-

ارزرز اغاسي ثاتد احج فمط: عى عازجائ ذا اثاب ظ -3

غزخذو انؼبدنخ: ) )ػذ إػطبء مطز ي ظغػ دسخخ حشاسح

."ضطهثبنغف ز انحبنخ دسخخ انحشاسح "ثى خذ انطهة حغت انثاثذانمطز ي خالل

انـمطخ انثالثخ نهبء ظغػأ إػطبء )دسخخ حشاسح ػذ إػطبء مطخ احذح ي ظغػ

غزخذو انؼبدنخ: )

"ثبنكهفف ز انحبنخ دسخخ انحشاسح "ثى خذ انطهة )ي انمطخ انؼطبح حغت

Advantages:

1. Easy to use in practical عم االعزخذاو ي انبحخ انؼهخ

2. Have wide range of measuring (no maximum limit).

.الخذ حذ الصاعغ يذمظ

Disadvantages:

1. It's big volume

كجش حد زدخ نكجش حدى يغزدع انغبص.

2. Easy to broken and contain a dangerous materials.

ش حز ػه ياد خطشعم انكغ

3. Read by eye (no digital reading).

مشاء ثبنؼ ) ال رخذ لشاء سل (

4. cannot be used below gas liquefied

بن انغبصعثؼذ دسخ حشاس اك اعزخذاي ال

5. The gas in the capillary connecting the bulb with the manometer is not at a

uniform temperature.

انغبص انخد ثبالجث انشؼش انز رشثػ انغزدع ثبنبيزش يخد ف رذسج حشاس

) دسخ حشاس غش يزظ (

.

:خذ تاه

Page 8: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (8-1) حرارية

Example (1.1):

1. A constant-volume gas thermometer registers a pressure of where it is

at temperature of .

(a) Calculate the pressure at the triple point of water.

(b) Calculate the temperature when the pressure reads .

اعطاخ:

طب:ا

( (

ح:ا

(

(

Example (1.2):

2. A constant-volume gas thermometer registers an absolute pressure of where it

is at temperature of .

Calculate the temperature when the pressure is 105KPa.

Solution:

=

(90) = 286.4 K

Page 9: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (9-1) حرارية

Example (1.3):

Suppose a constant-volume gas thermometer has a pressure of pa at

temperature T triple and a pressure of 1.95 Pa at some unknown temperature T.

What is T?

Solution:

Problem 17 sheet

A constant-volume gas thermometer registers a pressure of where it is at

temperature of .

Calculate the pressure at the triple point of water.

Calculate the temperature when the pressure reads .

اعطاخ:

ح:ا

Page 10: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (10-1) حرارية

Bimetalicthermometers: ثائ اعذ ارزرز

The Basic Idea:

Different metals expand at different rates as they warm up.

افىزج األطاطح:

.تياحرار درجة المعادن المختمفو تتمدد بمعدالت مختمفو عند رفع

Construction:

Two different metals strips (such as copper and steel) are bonded together as in figure

شريحتين من معدنين مختمفين مثل النحاس و االستيل يتم لصقيما معا كما بالشكل ويمكن ان يكونا عمي ىيئو ممف.

Operation:

Since copper expands faster than steel so when temperature is changed it causes

the strip to bend.

When it bends it can make an electrical contact to start up a furnace ,heater

,refrigerator. By adjusting the size of the gap between the strip and the contact you

control the temperature.

الػه العزم فب ػذ صبد دسخ انحشاس رح انششحزحث ا يؼبيم رذدانحبط اكجش ي يؼبيم رذد ا

رغهك انذائش انكشث رجذأ دس انثالخ ػذ اخفبض دسخ انحشاس رح انششحز العفم رفزح انذائش

انكشث رفصم انثالخ ػ غشك انثغش ك انزحكى ف ثذا ب انذس.

Advantages:

It can be used as simple electric controller (thermostat) which is found in a furnace,

heater, and refrigerator

ك ا غزخذو ف دائش انزحكى انكشث انجغط ؼشف ثبعى ) انثشيعزبد (

خذ ف االخض انضن يثم االفشا انغخببد انثالخبد

3

Page 11: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (11-1) حرارية

Thermocouple thermometer:

The Basic Idea:

When the two junctions of the thermocouple are placed in different temperatures,

an electromotive force ( is generated.

These are proportional to the temperature difference.

يخزهفز، رزنذ لح دافؼخ كشثخ ث انصهز حشاسحخز دس صهز االصداج انحشاس فػذ ظغ

ثب أ دسخخ حشاسح إحذ انصهز يؼهيخ نزا ك يؼشفخ دسخخ .رزبعت يغ فشق دسخبد انحشاسح ثب

حشاسح انصهخ األخش.

Construction:

Two different metals are joined at their ends to form two junctions:

i- Reference junction: Kept at constant temp.

ii- Test junction: Placed in contact with the environment to be measured.

Potentiometer: to measure the .

زى رصم غشف عهك ي يؼذ يخزهف يغ ثؼعب انجؼط نزك صهز :

دسخ حشاس يؼهي نك دسخ اصبس انثهح.صه االعبد : رظغ ف

صه االخزجبس: رظغ ف ياليغ يغ اندغى انشاد لبط دسخ حشاسر.

خذ تاه

زلف ع انغهك انغزخذي ػه انذ انشاد لبع فثال يضدج انحذذ انحبط غزخذو ف لبط دسخ .1

حشاس حز ي ثالر انشادو غزخذو ف لبط دسخ حشاس حز ك عجايب

غ رنك نضبد يذ حغبع انزشييزش صم ػذ رشييزشاد يضدج حشاس ػه انزان . 2

(Thermopile(

Advantages:

1 accurate measurement of local spot temperature as Thermocouple can be made very

small.

2 it comes to thermal equilibrium rapidly with the system whose temperature to be

measured.

3 simplicity, low coast, wide temperature range (250 to 1700 ) so it most

common in industrial.

4

Page 12: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (12-1) حرارية

platinumresistanceThermometer (Thermistor ) : رز اثالذ ارز

The Basic Idea:

The change in the resistivity in a metal wire with temperature.

:الفكرة األساسية .حيث تزداد المقاومو بزياده درجو الحراره مع درجة الحرارة الكيربيو لسمك معدنيمقاومة الىي تغير

Construction:

Resistive element formed of such materials as platinum or nickel or nickel

copper alloy سمك مصنوع من البالتين او النيكل اوسبيكو النحاس والنيكل

Advantages:

1. High sensitivity( .

.( ))غزطغ أ شؼش ثزغش دسخخ انحشاسح حز حغبعخ ػبنخ خذا

2. Platinum resistance Thermometer covers wide temperature range

( ).

.قياس المدى اتساع 3. very small size صغش انحدى

Optical pyrometer: اثزرز اضئ

The Basic Idea:

At high temperature solid objects radiate sufficient energy in the visual range to

permit optical measurement by exploiting (called glow color phenomena)

انشغ ثبنح ػذ دسخ انحشاس انؼبن اناد انصهج رشغ غبل ظئ ثأنا يخزهف ثمبس انه

انؼبس انخبص ثزنك ك يؼشف دسخ حشاس اندغى .

Advantages:

Measure the temperature of solid objects at temperature above ( ).

Where most other thermometers would melt.

ػذب يؼظى انزشييزشاد االخشانز رصش ( )غزخذو ف لبط دسخ انحشاس انؼبن اكجش ي

6

5

Page 13: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (13-1) حرارية

Radiation Thermometer (IR pyrometer) : عشعاعارزرز اال

The Basic Idea:

a. All objects emits radiation in the IR and visible part of the spectrum,

the intensity of this radiation varies strongly with temperature .

االخغبو رشغ يخبد ف يذ االشؼ رحذ انحشاء انعء انشئ رزبعت شذ ز االشؼ يغ دسخ كم

انحشاس .

b. Radiation Thermometer gather and focus the thermal radiation onto

asemiconductor detector where the output can be easily digitized

ش رغزشؼش نطبل انحشاس انز شؼب اندغى انشاد لبط دسخ حشاسر ردغ االشؼ ػه دائش انكز

ز انذائش رحل شذ االشؼبع ان دسخ حشاس

Advantages:

1) Radiation can be measured remotely, enabling measurements to be made of

objects which are moving very hot in hostile environment or rapidly change in

temperature or in situation where contamination of a product must be avoided.

ك لبط دسخ انحشاس ػ ثؼذ ثبنزبن ك لبط دسخ حشاس االخغبو انزحشك انشرفؼ خذا ف دسخ

حشاسرب

2) Used in industry and now used for measuring ordinary temperature.

. غزخذو ف انصبػ اال غزخذو نمبط دسخبد انحشاس انؼزبد

أرج أ ذى لذ ذحممد االطرفادج ظأى اذعاء أل ألت شالئى

تادر تاالضا ا اجزب ع افض تن ذاتع و اشوزاخ حي اشراخ االرحااخ اظاتم

اطأي جزب اظاخ اظاتم ذا اعا رحاذلع اال

/ حذ اغشا

01016323064

Face book: mr.physics

[email protected]

7

Page 14: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (14-1) حرارية

Temperature scales

Celsius scale

He used the boiling point of water as (100) degree and the freezing point of water as

(0) degree

He divided the scale into 100 parts for each degree (centigrade system)

عهضط لغى انغبف ثى ان 111اػززجش عهضط ا دسخ ردذ انبء انصفش دسخ غهب انبء

.عهضطدسخ احذ لغى يزغب كم لغى ؼجش ػ 111

Fahrenheit scale:

He used the body point temperature as (100) degrees and the freezing temperature

point of saturated salt water as (0) degrees

He marked those levels on his thermometer and divided the scale into 100 part for

each degree

111 حشاس خغ دسخ ذ ا فش انصفش انشجغ ثبنهح ا دسخ ردذ انبء فشذ زجش اػ

.فشذلغى يزغب كم لغى ؼجش ػ دسخ احذ 111لغى انغبف ثى ان فشذ

خذتاهFreezing point of water 32 دسخ ردذ انبء

Boiling point of water 212 انبء غهبدسخ

ذشف ذحا خد ىي مك ىغل 181 نا زطمنا ث فبغنا ىغمر ك

Kelvin scale

Each degree on Kelvin scale is equivalent to one degree on Celsius scale but its

lowest point is the absolute zero (0K) which defined as temperature at which the

molecules stop moving.

( 0Kاال ا انصفش ف رذسح كهف جذأ ي انصفش انطهك ) كم دسخ كهف ركبفئ دسخ عهضط

.دسخ انحشاس انز زلف ػذب حشك اندضئبد ربيب خذ تاه

Freezing point of water = 273.15 K

Boiling point of water =373.15 K Rankin scale

Each degree on Rankin scale is equivalent to one degree on Fahrenheit scale but

its lowest point is the absolute zero (0K) which defined as temperature at which the

molecules stop moving.

( 0Kجذأ ي انصفش انطهك ) ساك اال ا انصفش ف رذسح فشذركبفئ دسخ ساك كم دسخ

ذب حشك اندضئبد ربيب دسخ انحشاس انز زلف ػ

خذ تاه Freezing point of water = 492

Boiling point of water =672

4

1

2

3

4

Page 15: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (15-1) حرارية

Temperature difference between systems

فزق درجاخ احزار ت االظ اخرف

1. T = T T = T

2.

T

T

Relations among Temperature scales

اعالل ت االظ اخرف ذرجاخ احزار

Converting between systems

ارح ت اذرجاخ

=

( )

+32

أرج أ ذى لذ ذحممد االطرفادج ظأى اذعاء أل ألت شالئى

تادر تاالضا ا اجزب ع افض تن ذاتع و اشوزاخ حي اشراخ االرحااخ اظاتم

ب اظاخ اظاتماطأي جز ذا اعا ذلع االرحا

/ حذ اغشا

01016323064

Facebook: mr.physics

[email protected]

5

6

7

Page 16: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (16-1) حرارية

EXAMPLE (1-4)

You place a small piece of melting ice in your mouth eventually, the water all

converts from ice at = 32°F to body temperature, = 98.6°F. Express these

temperatures as °C and K, and find T= in both cases.

Solution

=

( )

=

(

=

(

T =

T=

EXAMPLE (1-5)

The extremes of temperature in the bottom of the earth, over a period of 50 years,

differ by 116 . Express this range in Celsius degree.

Solution

=

=

( = 64.5

أرج أ ذى لذ ذحممد االطرفادج ظأى اذعاء أل ألت شالئى

شراخ االرحااخ اظاتمتادر تاالضا ا اجزب ع افض تن ذاتع و اشوزاخ حي ا

اطأي جزب اظاخ اظاتم ذا اعا ذلع االرحا

/ حذ اغشا

01016323064

Facebook: mr.physics

[email protected]

Page 17: Physics eng.-ghazaly-heat-chapter-1-sheet

01016323064 Eng. M. EL-Ghazaly, Facebook: [email protected] (17-1) حرارية

PROBLEMS

1. What is heat?

"Heat is the total energy of moving molecules in an object. (Total internal energy)

2. What property of liquids are used in a thermometer?

*Liquids expand with increasing temperature.

3. How does a bimetal thermometer work?

"Different metals expand at different rates, causing the bimetal strip to bend and make

electrical contact.

4. What is the boiling and freezing points of water on a Fahrenheit scale

thermometer? On a Celsius thermometer?

212 degrees F, 32 degrees F, 100°C and 0 -c.

5. What does Absolute Zero mean?

"The temperature when matter stops moving and it has no kinetic energy.

6. Why is the Kelvin scale used in science?

*Absolute Zeros is a logical starting point for studying motion and energy.

7. What is the difference between temperature and amount of heat energy?

"Temperature is the average kinetic energy and heat is the total internal energy.

8- Two pieces of iron of different masses are removed from a hot oven. Both are

red-hot and have the same temperature. When dropped into identical

containers of water of equal temperature, which one raises the water

temperature more, why?

"The larger piece of iron has more molecules and therefore more internal energy to

warms the water then the small piece.

9. What are the different states of water?

"Solid (ice), liquid (water), and gas (steam).

10. If T = 10°C, the Kelvin temperature would be --- K.

The Kelvin temperature would be 283 K.

11. If T = 50 °F, the temperature would be --- °C.

The temperature would be 10 °C.

12. What temperature on Centigrade scale corresponds to the common room

temperature of 68°F?

The common room temperature is 20°C.

13. What is an explanation of temperature?

It is the average energy of moving molecules.

14. How did Fahrenheit determine 100 degrees?

He measured his body temperature.

15. What happens at absolute zero?

Molecules stop moving.

16- Which is bigger, a degree on the Celsius scale or a degree on the Kelvin scale?

They are the same.