Week 2 · Lesson 2 Changes in the States of Matter (A): heating curve of water, energy and particle motion, melting and boiling points, effect of pressure and impurities · 3 lessons
1
تسخين الجليد: درجة الحرارة مقابل الزمن
Science Prep 2 Term 1, Unit 1: pp. 10–14
الهدفأقرأ منحنى تسخين الماء وأرسمه، وأفسر لماذا ترتفع درجة الحرارة عندما تسخن المادة.
كلمات جديدة
الطاقة الحرارية · الطاقة التي تكتسبها المادة عند تسخينهامنحنى التسخين · رسم بياني لدرجة الحرارة مقابل الزمن أثناء تسخين المادة بانتظامدرجة الانصهار · درجة الحرارة التي يتحول عندها الجسم الصلب إلى سائل
الشرح
عندما تكتسب المادة طاقة حرارية تتحرك جسيماتها أسرع، فترتفع طاقة حركتها وترتفع درجة الحرارة. وعندما تفقد طاقة ينخفض الاثنان. ويبيّن منحنى التسخين ذلك لجليد يُسخَّن بانتظام. الجزء ١: يسخن الجليد من بداية باردة حتى ٠ °C. الجزء ٢: عند ٠ °C يصير المنحنى أفقيًا لأن الجليد ينصهر. الجزء ٣: يسخن الماء السائل. الجزء ٤: عند ١٠٠ °C يصير المنحنى أفقيًا مرة أخرى لأن الماء يغلي. الجزء ٥: يسخن البخار. والرقمان ٠ °C و١٠٠ °C صحيحان عند الضغط الجوي العادي، أي ضغط سطح البحر. والمنحنى هنا رسم مبسّط: فالأجزاء الأفقية ليست مرسومة بمقياس. ولرسم المنحنى نضع الزمن على المحور الأفقي ودرجة الحرارة على المحور الرأسي، ثم نصل بين النقاط.
أمثلة محلولة
اقرأ المنحنى أعلاه. في أي جزء يكون الماء سائلًا ويسخن؟ في الجزء ٣، بين ٠ °C و١٠٠ °C. وفي أي جزأين تبقى درجة الحرارة ثابتة؟ في الجزأين ٢ و٤.
يقيس كريم كوب جليد وقليلًا من الماء كل دقيقتين: ٠ °C، ٠ °C، ٠ °C، ١ °C، ٣ °C. تبقى القراءات الثلاث الأولى عند ٠ °C لأن الجليد ما زال موجودًا؛ ولا ترتفع الحرارة إلا بعد أن يختفي الجليد.
لرسم أرقام كريم نضع الزمن (٠ و٢ و٤ و٦ و٨ دقائق) على المحور الأفقي ودرجة الحرارة على الرأسي. نعلّم النقاط ونصل بينها: يكون الخط أفقيًا في البداية ثم يميل إلى أعلى.
نشاط الفصل
مراقبة الانصهار، بمساعدة أحد الكبار. ضع ٤ مكعبات جليد وملعقة ماء في كوب في درجة حرارة الغرفة. استخدم ميزان حرارة رقميًا للمطبخ واقرأ درجة الحرارة كل دقيقتين لمدة نحو ٢٠ دقيقة، واكتب الأرقام في جدول. ارسم الرسم البياني. صف ما تراه والجليد ما زال في الكوب وبعد أن يختفي. لا تسخّن أي شيء على الموقد.
تدرّب
1
ماذا يحدث لجسيمات المادة عندما ترتفع درجة حرارتها؟
تتحرك أسرع: تزداد طاقة حركتها.
2
عند الضغط العادي، عند أي درجتي حرارة يكون لمنحنى تسخين الماء جزءان أفقيان؟
٠ °C و١٠٠ °C.
3
يقول طالب إن الماء في الجزء ٣ صلب. أجب مستعينًا بالمنحنى.
لا: فهو بين درجة الانصهار ودرجة الغليان، إذن هو سائل.
4
أي محور يبيّن الزمن وأيّ محور يبيّن درجة الحرارة في منحنى التسخين؟
الزمن على المحور الأفقي ودرجة الحرارة على المحور الرأسي.
