التجارب لفهم خاصية التوصيل الحراري
تعتبر خاصية التوصيل الحراري نوعًا من الطاقة، حيث يتم نقل الطاقة الحرارية من المصدر الذي يتكون منه إلى الجسم المعني. تلعب هذه الخاصية دورًا حيويًا في الحياة اليومية، سواء في طهي الطعام، أو في عمليات التدفئة، أو في تطبيقات أخرى متنوعة. إليكم بعض التجارب البسيطة التي يمكن تنفيذها لتعميق فهمنا لظاهرة التوصيل الحراري.
وفيما يلي مجموعة من التجارب المتعلقة بهذه الخاصية:
التجربة الأولى
ترتكز هذه التجربة على استخدام الماء الساخن في دراسة خاصية التوصيل الحراري. إليكم تفاصيلها:
الأدوات المطلوبة:
- موقد.
- وعاء يحتوي على الماء.
- ثلاث ملاعق مصنوعة من مواد متنوعة: الخشب، المعدن، والبلاستيك.
- زبدة.
الخطوات:
- قم بتسخين الماء في الوعاء على الموقد.
- عند اقتراب الماء من درجة الغليان، ضع الملاعق الثلاث في الوعاء.
- انتظر لبضع دقائق حتى تسخن الملاعق.
- ضع كمية صغيرة من الزبدة على كل ملعقة، مع مراعاة أن العملية تحدث سريعًا، لذا تأكد من استعدادك لمراقبة النتائج.
عند المراقبة، ستلاحظ أن الحرارة انتقلت إلى الملاعق ولكن بمعدلات متفاوتة. ستذوب الزبدة الموجودة في الملعقة المعدنية على الفور، في حين ستذوب الزبدة على الملعقة الخشبية جزئيًا، بينما ستظل الزبدة على الملعقة البلاستيكية متماسكة لفترة أطول. يعود ذلك إلى أن المعدن يعد موصلاً جيداً للحرارة مقارنةً بالبلاستيك والخشب.
التجربة الثانية
تركز هذه التجربة على استخدام البالونات لاستكشاف عمليتين مختلفتين لفهم خاصية التوصيل الحراري:
الأدوات المطلوبة:
- عدد (2) بالون.
- شمعة.
- ماء.
الخطوات في العملية الأولى:
- نفخ البالون بحجم مناسب بحيث لا يكون كبيرًا جدًا أو صغيرًا.
- أشعل الشمعة وضع البالون فوق لهبها على مسافة تتراوح بين 3-5 سم، مع التأكد من إبقاء أصابعك بعيدًا عن اللهب.
من خلال الملاحظة، ستدرك أن البالون ينفجر بعد بضع ثوانٍ نتيجة توصيل الشمعة للحرارة إلى البالون، وليس إلى الهواء الموجود داخله، مما يؤدي إلى ضعفه وعدم تحمله لضغط الهواء فيه وينتهي بانفجاره.
الخطوات في العملية الثانية:
- املأ البالون الثاني بالماء حتى المنتصف.
- ضعه فوق الشمعة مرة أخرى ولاحظ ما سيحدث.
ستلاحظ أن البالون لا ينفجر حتى عند تعرضه لللهب مباشرة بسبب توصيل الشمعة للحرارة إلى الماء الموجود بداخله، مما يحول دون انفجاره، ولكن إذا استمر في التعرض لفترة طويلة، فإنه سينفجر في النهاية، لكنه يستغرق وقتًا أطول بكثير.
التجربة الثالثة
تعتمد هذه التجربة على استخدام مياه بدرجات حرارة مختلفة. إليكم التفاصيل:
الأدوات المطلوبة:
- عدد (3) أوعية زجاجية.
- ماء بدرجات حرارة مختلفة.
- ملون طعام.
- قلم وورق.
- لاصق.
الخطوات:
- اجمع الماء بدرجات الحرارة المختلفة وضعه في الأوعية؛ سخّن بعضه وضعه في الوعاء، واجعل بعضه الآخر بارداً، حيث يمكنك استخدام الثلج لتبريده، ثم قم بإزالته عند إجراء التجربة وضعه في الوعاء الثاني. أما الماء بدرجة حرارة الغرفة، فضعه في الوعاء الثالث بحوالي 22 درجة.
- قم بتسمية الأوعية وفقًا لدرجات حرارة الماء المستخدمة.
- أضف قطرة من ملون الطعام إلى كل وعاء.
من خلال متابعة التجربة، ستلاحظ أن ملون الطعام ينتشر بسرعة أكبر في المياه الساخنة، يليه في المياه بدرجة حرارة الغرفة، بينما يكون انتشاره أبطأ بكثير في المياه الباردة. ويعود ذلك إلى أن الجزيئات تتحرك بسرعة أكبر في الماء الساخن نتيجة للحرارة المتولدة.