الدرس 2: الحرارة وتحولات المادة

كيف ترتبط الحرارة بدرجة الحرارة؟

عند تسخين الجسم يكسب طاقة حرارية لذا تزداد حركة جسيماته وترتفع درجة حرارته.

تطبيق العلوم

كيف ينقذ الجليد حبات البرتقال؟

حل المشكلة

1. ما التغيرات التي تحدث لحالة الماء ولطاقته عند تجمده؟

تحول الماء السائل إلى جليد صلب، وفقدان الطاقة (طارد للحرارة) عند تجمده.

2. كيف يحفظ الجليد المتكون على قشرة البرتقال الثمار من التلف؟

يتشكل الجليد عند درجة الحرارة صفر مكوناً طبقة عازلة حرارية تغطي حبات البرتقال حرارة الهواء البارد عليه.

ملاحظة التبخر

التحليل

1. ما التغيرات التي لاحظتها على مظهر الكحول الطبي؟

تبخر الكحول.

2. ما الإحساس الذي شعرت به خلال الدقيقتين؟ وكيف تفسر ذلك؟

بردت اليد في المكان الذي وضع عليه الكحول لأن الكحول امتص حرارة الجلد في أثناء تبخره وبعد ذلك ارتفعت درجة حرارة اليد ثانية.

ما تغيرات الطاقة التي تحدث في أثناء التكثف؟

يطلق الغاز الطاقة خلال التكاثف وتصبح جسيماته أكثر انتظاماً.

اختبر نفسك

1. قارن بين الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة؟

الطاقة الحرارية هي كمية الطاقة الكلية التي يحويها الجسم، أما درجة الحرارة فتقيس متوسط طاقة حركة جسيماته وكلتاهما ترتبط مع كمية الطاقة.

2. فسر كيف يسبب تغير الطاقة الحرارية للمادة تغيراً في حالتها؟ وأعط مثالين على ذلك.

تتغير طاقة حركة الجسيمات بتغير طاقتهما الحرارية، فإذا زادت الطاقة الحركية تغلبت الجسيمات على قوى التماسك التي تربط بينها وإذا نقصت تصبح معرضة أكثر لقوى التماسك.

مثال: في حالة غليان الماء يتصاعد البخار نظراً لاكتساب الجسيمات للطاقة الحرارية التي زادت من طاقة حركة الجسيمات فتتغلب على قوى التماسك بينها فيتحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية تحول الماء إلى ثلج عندما تفقد الجسيمات طاقة حرارية فإن طاقة حركة الجسيمات تقل فتزداد قوى التماسك بين الجسيمات فتتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.

3. اكتب ثلاث تغيرات للحالة تمتص خلالها المادة الطاقة.

1. الانصهار.
2. التبخر.
3. التسامي.

4. صف نوعي التبخر.

• النوع الأول: الغليان ويحدث عندما تتحول جسيمات السائل تحت سطحه من الحالة السائلة إلى الغازية.
• النوع الثاني: التبخر ويحدث عندما تتحول بعض جسيمات سطح السائل من الحالة السائلة إلى الغازية.

5. اكتب فقرة في دفتر العلوم توضح فيها سبب شعورك بقشعريرة عند خروجك سريعاً من حمام دافئ.

لأن الماء الموجود على الجلد يمتص الحرارة من الجسم ويتبخر.

6. التفكير الناقد لماذا تبقى درجة حرارة مادة ثابتة حتى في أثناء امتصاصها طاقة حرارية؟

تبقى درجة الحرارة ثابتة لأن الطاقة الممتصة تستخدم لتحطيم قوى التجاذب أثناء التحول.

7. إنشاء الرسوم البيانية واستخدامها استخدم البيانات التي جمعتها من التجربة الاستهلاكية لإنشاء رسم بياني يوضح تغير درجة الحرارة مع الزمن عند أي درجة حرارة يثبت مستوى المنحنى؟ وماذا يحدث للسائل خلال هذه الفترة؟

تختلف الإجابات ولكن يجب أن تكون قريبة من 69.5 س وخلال هذه الفترة كان السائل يتجمد.