الدرس الثاني: انتقال الحرارة

لماذا يكون انتقال الحرارة في المواد الصلبة والسائلة أسهل مما في الغازات؟

بسبب قرب ذرات وجزيئات المواد الصلبة والسائلة من بعضها البعض حيث تتصادم الجسيمات والذرات معاً دون الحاجة إلى السفر لمسافات طويلة كما يحدث مع الغازات.

التحليل

1- أي المكعبين انصهر أسرع؟ ولماذا؟

ينصهر مكعب الثلج في الماء الثلج أسرع، لأن الماء الثلج رديء العزل.

2- أيهما أكثر عزلاً للحرارة: الماء أم الهواء؟ وضح إجابتك.

الهواء عازل أفضل، لأن جزيئات الهواء تفصلها بعضها عن بعض مسافات أكبر من المسافات بين جزيئات فتكون تصادمها ونقلها للطاقة الحرارية يكون بطيئاً.

ابحث مثال آخر في الحمل الحراري القسري.

استخدام مروحة كهربائية لجعل شخص يشعر بالبرودة.

ما المادة الموصلة؟

أي مادة يمكنها نقل الحرارة بسهولة.

اختبر نفسك:

1- وضح لماذا تكون بعض المواد ومنها الفلين الصناعي والفرو والريش - رديئة التوصيل للحرارة؟

يعتبر الهواء المحصور بين جزيئات هذه المواد موصلا ضعيفا للحرارة، ويمنع الطاقة الحرارية من الانتقال بسهولة خلال المواد.

2- وضح لماذا تبرد رمال الشاطئ ليلاً أسرع من ماء البحر؟

للرمال حرارة نوعية منخفضة مقارنة بالماء ولذلك تتغير درجة حرارة الرمال بشكل أكبر من درجة حرارة الماء عندما يفقد الرمل والماء حرارتهما للوسط المحيط.

3- استنتج إذا كان للمادة طاقة حرارية فهل يكون لها حرارة أيضاً؟

لا، فالحرارة هي الطاقة الحرارية المنقولة من جسم إلى آخر.

4- صف كيف تنتقل الطاقة الحرارية من مكان إلى آخر بطريقة الحمل؟

عندما تزداد درجة الحرارة أحد طرفي المائع يصبح أقل كثافة ويدفع إلى أعلى بوساطة المائع الأبرد المجاور وفي أثناء ارتفاع المائع الساخن إلى أعلى يفقد طاقته الحرارية للوسط المحيط الأبرد حتى يبرد بما يكفي لغوصة ثانية.

5- وضح لماذا تساعدك البطانية على حفظ جسمك دافئاً؟

تعمل البطانية كوسط عازل يمنع من انتقال الطاقة الحرارية من جسمك إلى الوسط المحيط.

6- التفكير الناقد: إذا كان المطلوب تدفئة غرفة بشكل منتظم فأيهما أفضل: وضع فتحات التدفئة قرب أرضية الغرفة أم قرب السقف؟ فسر إجابتك.

بالقرب من سطح الأرض حيث يصعد الهواء الساخن إلى أعلى وينقل الطاقة الحرارية إلى كافة طبقات الهواء الباردة في أثناء صعوده.

7- تصميم تجربة لتحدد أيهما أفضل توصيلاً للحرارة: الحديد أم الخشب؟ حدد المتغيرات المستقلة والتابعة في تجربتك.

• أضع قطعة شمع عند نهايتي قضيب حديد وقضيب خشب لهما الإبعاد نفسها ثم ضع الطرف الثاني لكلا القضيبين في كأس به ماء ساخن سينصهر الشمع أولاً على القضيب الذي يوصل الحرارة أكثر.
• العوامل المستقلة: درجة حرارة الماء الساخن وأبعاد كلاً من القضيبين والعوامل التابعة تركيب مادة القضيب.