ما المقصود علم التبريد

M. S العـــامــة للثـــانويــة الفــــيـزيــــاء في M. Sالحـــديث

(1)

التبريد علم المقصود ؟ ماعل عند مهو تقريبا المنخفضة الحرارة درجات بدراسة يختص

) ( الكلفن الصفر المطلق الصفر

( -273˚c )ويعتمد كلفن مقياس نستخدم المنخفضة الحرارة درجات لقياس

المثالي الغاز سلوك أو على حجمه من كل ينعدم الذي

المطلق الصفر درجة عند T˚k(=) t ˚c( +273 )ضغطه

المثالي* الغـاز : تهمل وبقوانين من كال

الغاز -1 جزيئات بين المتبادلة الجـذب قـوى

2- ( فروض حسب الوعاء لحجم بالنسبة الغاز جزيئات حجم

) للغازات الحركية النظرية

) الفعـلي* ) الحقيقي الغاز : التهمل وبقوانين

الغاز جزيئات بين المتبادلة الجـذب قـوى يزداد كثافته بزيادة

المتبادل التأثير ويسمى درفالز فان تأثير Interactionوهو

M. S 2006/ Mohamed* مـد ســالـم ــيـزيــاء محـمـوجـه الـفSalem 2006

فـان تـأثير

درفـالز

ال عـلم: الـوحدة ـثالثة التـبريـد

فـيزياء ) الحرارة درجات

(المنخفضة

ال عـلم: الـوحدة ـثالثة التـبريـد

فـيزياء ) الحرارة درجات

(المنخفضة


(2) والذي {{ للغازات المختلفة الجزيئات بين المتبادل هوالـتأثير

من تقترب عندما الجزيئات بين تجاذب قوي صورة في يظهر

}} بعضها

سائال، ليصبح الغاز تكثيف إلى يؤدي الذي هو فاندرفالز تأثير

يؤدي والذي الذرات بين الكيميائي التفاعل عن يختلف وهو

جديد لمركب جزيئات تكوين إلى

؟ * الضغط بزيادة سائل إلى الغـاز يتحول كيف

قوي تأثير فيظهر بعضها من الجزيئات تقترب الضغط بزيادة

الغاز، جزيئات لجميع فاندرفالز

وتجاذباهم جزيئين لتقارب الجزيئات اونظرا تجاذب يتم

من ويتحول الغاز يتكثف حتى تباعا بهما المحيطة

تنخفض وبالتالي الجامدة أو السائلة الحالة إلى الغازية الحالة

) ( المطلق كلفن الصفر درجة من مقتربة الحرارة درجات

منخفض* حـرارة درجات على الحصول : ة آلية

مادة مع التالمس بطريقة المادة؟ من الطاقة سحب كيفية

- ( الجاف الثلج العادي الثلج mجدا منخفضة حرارتها ودرجة ُمبردة

CO2. -) مسال هواء صـلب

السائل ) مثل النتروجين حرارة حرارة - ˚77Kدرجة درجة

السائل (K˚4.2الهليوم

الهواء ) التعـليل : أو الجاف الثلج مسبقا المبردة المادة

الغازية،( الحالة إلى السائلة الحالة من تتحول لكي المسال

( المراد المالمس الجسم من سحب أو المتصاص تحتاج فإنها


الفائقة Super السيولةfluidity


(3) تساو( الحرارية الطاقة من كمية الكامنة يتبريده الحرارة

المادة للتصعيد لتحويل تلزم التي الحرارية الطاقة كمية وهي

نفس عند الغازية الحالة إلى السائلة الحالة من mمسبقا المبردة

الحرارة درجة تنخفض لذلك وتبعا الحرارة درجة

الغازات -1 لبعض السيولة على فائقة المنسابة قدرة

المنخفضة الحرارة درجات عند واحتكاك مقاومة بدون

تقريبا كلفن صفر تقريبا والمساوية

الحرارة -2 درجات عند الهليوم سائل خصائص

المنخفضة

( الفائقة- السيولة خاصية المفرط ( ا 0التدفق

) تقريبا- ) لزوجته تنعدم 0ب

وال- يحتويه وعاء أي جــدار على توقف دون ألعلى ينساب جـ

واالحتكاك عيخض الجاذبية لقوي

منخفضة- النوعية حرارته د

الحرارية- الموصالت أفضل يعتبرمن هـ

جداره معدني أو البيركس من زجاجي وعاء هي

الهواء من مفرغ واالزدواج مزدوج


ديـوار Flask sقــارورةDewar,

أسطح عاكسة

من الفضة

جدار مزدوج

فراغ


(4) بالفضة مطلية الجدارين وأسطح

الترموس وتشبه

في: وظيفتها المستخدمة المسالة الغازات تخزين

التبريد

عملها من : نظرية بكل المفقودة الحرارة كمية تقليل

اإلشعاع أو الحمل أو التوصيل

الهواء، أ- من تماما مفرغة الجدارين بين الفاصلة المسافة

من ) لهما البد الحمل أو بالتوصيل الحرارة فقد لتقليل

) مادي وسط

الحرارة ب- فقد لتقليل بالفضة، مطلية الداخلية األسطح

وعدم عليهما الحرارية الطاقة انعكاس لتعدد باإلشعاع

المحيط للوسط مباشرة خروجها

:ااستخدامه

غليانه- ) 1 المسال النتروجين مثل التبريد سوائل (k˚77لتخزين

غليانه ) األكسجين (k 90˚وسائل

الغليان- 2 المنخفض المسال في k 4.2˚الهليوم والمنخفض

في أحداهما ويوضع لتخزينه أنائين نستخدم النوعية حرارته

المسال بالنتروجين بينهما الحيز ويمأل األخر

حرارية طاقة غاز باكتساب الطاقة بقاء قانون حسب

QTh إلى تتحول :صورتين فإنها M. S 2006/ Mohamed* مـد ســالـم ــيـزيــاء محـمـوجـه الـف

Salem 2006

عمــل الثالجة


(5) للغاز أ- الداخلية الطاقة تزيد (U)زيادة وبالتالي

حرارته 0درجة

الغاز )ب- جزيئات تبذله ( Wشغل

الحراري التبادل ايزوثيرمي

Isothermal

الحراري التبادلأديبـاتي

Adiabatic حرارة- 1 درجة ثبوت عند يحدث

المحيط الوسط مع الغازعن- 1 الغاز نعزل عندما يحدث

المحيط الوسطالداخلية- 2 الطاقة تكتس- U=0))2∆ثبوت أو التفقد كمية بفيه

وتكون الوسط من = 0حرارةQTh

تتحول- 3 المكتسبة الطاقةميكانيكي شغل إلى بالكامل

الغاز يبذله

على- 3 يتم المبذول الشغلالداخلية الغاز طاقة حساب

:الحظموجبا شغال الغاز يبذل ويبرد( +(Wعندما الداخلية طاقته تنخفض

m-( U∆الغاز) سالبا شغال الغاز يبذل تزداد( -(Wعندما( الغاز حرارة درجة وترتفع الداخلية +(U∆طاقته

لعمليتي** التطبيقات أوضح من تعتبر الكهربية والثالجةايزوثيرمي الحراري Adiabaticأديبـاتي Isothermalالتبادل

( غليانه درجة الفريون سائل بدائله( c˚30- ويستخدم أوالبيئة صديقة




الـتبـادل الحـــراري

الكهربي التوصيل ظاهرة Superconductivityالفائق


(6) الظاهرةعام هذه أونس 1911اكتشف العالم بعد Onnesم

حيث سنوات بثالث الهليوم إسالة أن اكتشاف انخفاض وجد

) الصفر ) من قريبا الفلزات المعادن بعض حرارة درجة

) كلفن) ،المطلق

جدا - 1 منخفضة األومية مقاومتها التوصلية تصبح وبالتالي ،

المار الكهربي التيار شدة وتزداد ، mm جدا عالية لها الكهربية

والمواد- 2 0خاللها

الكهربي التوصيل للتمغنط فائقة قابلة غير مواد هي

) والعزم) المغناطيسي المجال شدة وبالتالي دايامغناطيسية

= m صفرا داخلها المغناطيسي

- –البالتين مثــل: - - الزئبق الرصاص الخارصين –األلمنيوم

المعدنية المركبات 0بعض

الفائقة التوصلية إلى االنتقال منخفضة: درجة حرارة درجة هي

مقاومتها كل المادة عندها تفقد المطلق الصفر من قريبة

توصلية ذات تصبح وبالتالي تقريبا الكهربية لسريان الداخلية

غير مواد عادة وهي ، mجدا عالية كهربية

) ديامغناطيسية) مغناطيسية

مادة من حلقة في كهربي تيار لمرور يحدث ماذا

فائقة؟ توصلية ذات

يستم بع رالتيار حتى بالحلقة الجهد دبالسريان فرق زوال

يالق وال سنوات تبلغ قد طويلة ولمدة له المسبب يالخارجي



(7) مقاوم يسخ ةالتيار تستهل نوال وال قدر كالفلز أو على ةطاقة

التوصلية فائقة غير العادية بالموصالت كما حرارة شكل

الكهربية الدوائر في التوصيل فائقة المواد خواص

الضعيفة -1 الالسلكية اإلشارات التقاط على عالية قدرتها

األقمار في كهربية بدوائر ألهميتها وتستخدم جدا،

الصناعية

مايسنر -2 مغناطيس Meissner Effect ظاهرة وضع إذا ،

بها يمر التوصيل فائقة مادة من قرص فوق قوي دائم

مع يتنافر مغناطيسيا مجاال يولد وبالتالي كهربي تيار

معلقا ويصبح وزنه ينعدم بحيث الدائم المغناطيس

بالهواء

Meissner Effect التفسير:

ديامغناطيسية التوصيل فائقة داخلها Diamagneticالمواد ينعدم

) ( يتولد وبالتالي المغناطيسي الفيض المغناطيسي المجال شدة

المؤثر الخارجي المجال عكس مغناطيسا مجاال داخلها

= التوصيل الفائقة المادة داخل المجالين المحصلة وتصبح عليها

m صفرا

مايسنر لظاهرة العملية : Meissner Effect التطبيقات

1 - ) ( اليابان في السرعة فائق الطائر يحمل: القطارخالله يمر التوصيل فائقة مادة من ملفات كهربي االقطار تيار

مغناطيسيا مجاال مولدة الثابتة بملفاته تيارا يتولد الحركة ومعفوق القطار فيرتفع التوصيل الفائقة الملفت مجال مع يتنافر



(8) سرعة وتزداد االحتكاك فينعدم سنتيمترات لعدة القضبان

القطارحرارة- 2 بدرجة التوصيل فائقة الجديدة المواد بعض اكتشاف

) تحتا) فال العادية استخدامها جالغرفة عند لتبريدالتوصيل تستخدم- 3 فائقة للطاقة المواد ناقلة كخطوط

الهبوط ألن الطاقة نقل بمحطات فقد دون الكهربية والقدرة = قيمة فينعدم صفر تساوي لها المقاومة ألن صفر الجهد في

التوصيل بأسالك حرارة شكل على المستنفذة القدرةالفائقة

التوصيل تستخدم- 4 فائقة المكونة المواد المغنطيسات فيالمغناطيسي بالرنين التصوير ألجهزة

الثالث الفصل على أسئلة1-: اآلتية العلمية المفاهيم ما

- - - د- الفائقة السيولة جـ درفالز فان تأثير ب التبريد علم ا - للتوصلية االنتقال درجة هـ الكهربي التوصيل فائقة المواد

- مايسنر ظاهرة و الفائقةبين -2 :- قارن

- المثالي- الغاز ب الكيميائي والتفاعل درفالز فان تفاعل ا) ( الفعلي الحقيقي والغاز

- التبادل- د النتروجين وسائل الهليوم سائل جـواألديباتي اإليزوثيرمي

من -3 كل تطبيقات بعض : أذكر - - التبادل- جـ ديوار قارورة ب التوصيل فائقة المواد ا

واألديباتي األيزوثيرمي الحراري4-: هامة تعليالت

المنخفضة؟- الحرارة لدرجات التوصل يمكن االمؤثر- الضغط بزيادة لسوائل الغازات معظم تتحول ب

عليها؟المسالة؟- الغازات تخزين في ديوار قارورة تستخدم جـ

ديوار؟- قوارير من قارورتين الهليوم لتخزين تستخدم د



(9) من- مفرغة ديوار بقارورة الجدارين بين الفاصلة المسافة هـ

الهواء؟توقف- دون ألعلى االنسياب بإمكانية الهليوم سائل يتميز ز

- القطار تصميم أمكن و فيه؟ الموضوع اإلناء جدار علىباليابان السرعة فائق

فائقة- مادة من قرص فوق معلقا الدائم المغناطيس يبقى عقطباه؟ انعكس مهما تيار بها يمر التوصيل

األتي- :-5 على الدال العلمي المصطلح اكتبقيمة- 1 من والمقتربة المنخفضة الحرارة لدرجات مقياس

) ( ؟ الكلفن المطلق الصفرعلى- 2 ويظهر المختلفة الغاز جزيئات بين المتبادل التأثير

بينها؟ تجاذب قوى هيئةاحتكا- 3 أو مقاومة دون المادة فيها تنساب ؟ كظاهرة تقريباالمسالة؟- 4 الغازات لتخزين جهازودرجة- 5 الداخلية الطاقة من كل بثبوت يتميز حراري تبادل

الحرارة؟منخفضة- 6 حرارتها درجة الفلزات بعض في تنشأ ظاهرة

كلف الصفر (نلقرب ؟) المطلقفائقة- 7 مادة من قرص فوق معلق دائم مغناطيس بقاء

كهرب تيار بها يمر ؟يالتوصيل*******************


Documents

ما المقصود علم التبريد