النظم: مفتوحة ومغلقة ومعزولة
في العلوم ندرس غالبًا جزءًا صغيرًا من العالم. نسمّيه النظام. وله حدّ فاصل، وكل ما خارج هذا الحد هو المحيط. وما يعبر الحد الفاصل هو الذي يحدد نوع النظام. ففي النظام المفتوح يمكن أن تعبر الطاقة والمادة معًا: فقِدر شوربة ساخنة بلا غطاء يفقد الدفء والبخار. وفي النظام المغلق تعبر الطاقة فقط: فعلبة مغلقة في ماء مثلج تعطي حرارة للماء لكن لا تخرج منها مادة. وفي النظام المعزول لا تعبر الطاقة ولا المادة. والنظام المعزول تمامًا حالة مثالية؛ فالثرموس الجيد يقترب منها، لكن قليلًا من الحرارة يتسرب. واختيار النظام قرارنا: فلكوب الشاي نفسه قد ندرس الشاي وحده أو الشاي والكوب معًا. والحرارة طاقة تنتقل بسبب فرق في درجة الحرارة. وليست «مخزَّنة» في الجسم: فما يحمله الجسم هو الطاقة الداخلية التي يشرحها الدرس التالي.
| النظام | تعبر الطاقة؟ | تعبر المادة؟ | مثال |
|---|---|---|---|
| مفتوح | نعم | نعم | قِدر شوربة بلا غطاء |
| مغلق | نعم | لا | علبة مغلقة في ماء مثلج |
| معزول | لا | لا | حالة مثالية؛ والثرموس الجيد قريب منها |
فرز النظم، بمساعدة أحد الكبار. اجمع خمسة أشياء من البيت: كوبًا بلا غطاء، وزجاجة مغلقة، وبرطمانًا بغطاء، وثرموسًا، ووعاءً. لكل منها سمِّ الحد الفاصل وقرر هل هو مفتوح أم مغلق أم شبه معزول. اكتب السبب في جملة واحدة. جرّب الفكرة على كوب ماء بارد من الصنبور موضوع في مكان مشمس: ما الذي يعبر حده الفاصل؟