الأسبوع 22 · المحور الثالث، الوحدة الثالثة: المشروع البيني «الجانب المشمس»: الطاقة الشمسية والطبخ · 3 دروس
2
أي المواد تسخّن أكثر؟
Discovery Education Science P4: Term 2, Unit 3, pp. 84–97
الهدفأشرح كيف يعكس الفرن الشمسي أشعة الشمس ويمتصها ويحبس حرارتها، وأقرأ النتائج لاختيار أفضل مادة لكل مهمة.
كلمات جديدة
يعكس · أن يرتدّ الضوء عن سطحيمتصّ · أن يأخذ الضوء ويحوّله إلى حرارةحبس الحرارة · إبقاء الحرارة في الداخل حتى لا تهرب
الشرح
للفرن الشمسي ثلاث مهام. أولًا، يجب أن يعكس أشعة الشمس، أي يردّها نحو المكان الذي نريد تسخينه. والمواد اللامعة مثل ورق الألمنيوم تفعل ذلك جيدًا. ثانيًا، يجب أن يمتصّ الضوء ويحوّله إلى حرارة. والأسطح الداكنة المعتمة مثل الورق الأسود تمتص ضوءًا أكثر من الأسطح الفاتحة. ثالثًا، يجب أن يحبس الحرارة حتى لا تهرب إلى الهواء. والغطاء الشفاف مثل غلاف البلاستيك يسمح بدخول الضوء ويبطئ خروج الحرارة. ولاختيار أفضل مادة نجري اختبارًا عادلًا. فنبقي كمية الماء نفسها ودرجة الحرارة عند البداية نفسها ومدة التعرض للشمس نفسها والمكان المشمس نفسه. ونغيّر شيئًا واحدًا فقط هو المادة، ثم نقيس درجة الحرارة. وارتفاع درجة الحرارة هو درجة الحرارة النهائية ناقص درجة الحرارة عند البداية.
المهمة
أفضل مادة
السبب
يعكس
ورق ألمنيوم لامع
يردّ الضوء نحو الكوب
يمتص
ورق أسود
الأسطح الداكنة تأخذ الضوء
يحبس الحرارة
غلاف بلاستيك شفاف
الضوء يدخل والحرارة تبقى
أمثلة محلولة
اللوح
الماء بعد ٢٠ دقيقة
ورق ألمنيوم
٣٦ °س
ورق مقوّى أبيض
٢٧ °س
ورق عادي
٢٤ °س
الاختبار ١، العكس. وُضعت ثلاثة ألواح بجانب أكواب ماء متماثلة تبدأ من ٢٠ °س. وبعد ٢٠ دقيقة في الشمس صار الكوب الذي بجانب ورق الألمنيوم ٣٦ °س، وبجانب الورق المقوّى الأبيض ٢٧ °س، وبجانب الورق العادي ٢٤ °س. ورق الألمنيوم يعطي أكبر ارتفاع: ٣٦ − ٢٠ = ١٦ °س.
الاختبار ٢، الامتصاص. أكواب مغطاة بورق أسود أو بقماش فاتح أو بلا غطاء (كوب شفاف) تبدأ من ٢٠ °س. وبعد ٢٠ دقيقة تقرأ ٣٤ °س و٢٧ °س و٢٤ °س. ويفوز الورق الأسود.
الكوب
النهاية
الارتفاع
غلاف بلاستيك
٣١ °س
١١ °س
غطاء قماش
٢٦ °س
٦ °س
مكشوف
٢٣ °س
٣ °س
الاختبار ٣، الحبس. يصل كوب بغطاء من غلاف البلاستيك إلى ٣١ °س، وكوب بغطاء من القماش إلى ٢٦ °س، وكوب مكشوف إلى ٢٣ °س، وكلها تبدأ من ٢٠ °س. والارتفاعات ١١ و٦ و٣ درجات. فغلاف البلاستيك يحبس أكبر قدر من الحرارة.
نشاط الفصل
اختبار عادل في يوم مشمس (ويتولى شخص كبير الأكواب والمحرار). استخدم ثلاثة أكواب متماثلة فيها كمية الماء البارد نفسها من الصنبور. غطِّ أحدها بورق أسود وآخر بورق أبيض واترك الثالث مكشوفًا. ضعها في المكان المشمس نفسه. اكتب درجة الحرارة عند البداية، وانتظر ٢٠ دقيقة، ثم قِس مرة أخرى. ويلبس الجميع قبعة ويبقون في الظل. لا تنظر إلى الشمس أبدًا، ولا تشرب الماء.
تدرّب
1
أي مادة عكست أفضل في الاختبار ١؟
ورق الألمنيوم.
2
يبدأ كوب ماء من ٢٠ °س وينتهي عند ٢٩ °س. كم الارتفاع؟
٢٩ − ٢٠ = ٩ °س.
3
لماذا يجب أن تحتوي الأكواب كلها على كمية الماء نفسها عند البداية؟
حتى يكون الاختبار عادلًا: المادة وحدها هي التي تتغير.
4
أي مهمة يؤديها الغطاء البلاستيكي الشفاف للفرن الشمسي؟