تجارب على خاصية التوصيل الحراري

تجارب على خاصية التوصيل الحراري

تُعرف خاصية التوصيل الحراري بأنها شكل من أشكال الطاقة حيث تقوم بنقل الطاقة الحرارية من المصدر المكون لها إلى الجسم، فهي جزء مهم في حياتنا اليومية والتي نستخدمها في عملية طهي الطعام أو للتدفئة أو غيرها من الاستخدامات؛ وهذه بعض التجارب البسيطة التي يمكن القيام بها لفهم خاصية التوصيل الحراري.

وفيما يأتي بعض التجارب على هذه الخاصية:

التجربة الأولى

في هذه التجربة سيتم استخدام الماء الساخن في عملية التوصيل الحراري، وفيما يأتي توضيحها:

الأدوات

• موقد.
• وعاء مملوء بالماء.
• ثلاث ملاعق مصنوعة من مواد مختلفة: خشب، معدن، بلاستيك.
• زبدة.

الخطوات

1. ضع القدر المملوء بالماء على الموقد لتسخينه.
2. عند وصول الماء لدرجة حرارة الغليان أو قريبة منه ضع الملاعق الثلاث المختلفة في الوعاء.
3. انتظر لبعض الدقائق حتى تسخن الملاعق.
4. ضع القليل من الزبدة على كل ملعقة؛ يجب معرفة أن عند وضع الزبدة على الملاعق ستحدث العملية بشكل سريع لذلك تأكد من الاستعداد لملاحظة ما يحدث لها.

من خلال المشاهدة سنلاحظ أن الحرارة انتقلت إلى الملاعق ولكن بدرجات مختلفة؛ فالزبدة عند وضعها في الملعقة المعدنية ستذوب على الفور أما الزبدة الموجودة على الملعقة الخشبية ذابت بعضها في حين أن الزبدة الموجودة على الملعقة البلاستيكية بقيت لأطول فترة متماسكة؛ يرجع ذلك لكون المعدن موصل جيد للحرارة وبشكل أفضل من البلاستيك أو الخشب.

التجربة الثانية

في هذه التجربة سيتم استخدام البالون في عمليتين لفهم خاصية التوصيل الحراري، وفيما يأتي توضيحها:

الأدوات

• بالون عدد (2).
• شمعة.
• ماء.

الخطوات في العملية الأولى

• قم بنفخ البالون بحجم مناسب بحيث لا يكون كبير جداً أو صغير.
• أشعل الشمعة وضع البالون فوق لهبها بحيث تكون بينهم مسافة من 3-5 سم؛ تأكد من إبعاد أصابعك عن اللهب.

من خلال مشاهدة ما سيحدث سيتم ملاحظة أن البالون ينفجر بعد بضع ثوان من وضعه على اللهب؛ ذلك بسبب قيام الشمعة بتوصيل الحرارة للبالون وليس الهواء الموجود بداخله، والتي بدورها قامت بإضعافه وعدم تحمل ضغط الهواء الموجود بداخله وفي النهاية أدى إلى انفجاره.

الخطوات في العملية الثانية

1. قم بملأ البالون الثاني بالماء حتى المنتصف.
2. ضع البالون فوق الشمعة مرة أخرى ولاحظ ما سيحدث.

سيتم ملاحظة أن البالون لا ينفجر حتى لو تم وضعه على اللهب مباشرة؛ ذلك بسبب قيام الشمعة بتوصيل الحرارة للماء الموجود في البالون بدلاً من جعله ينفجر، لكن إذا وضع لفترة طويلة سينفجر بالنهاية حيث يأخذ فترة أطول بكثير.

التجربة الثالثة

في هذه التجربة سيتم استخدام مياه بدرجات حرارة مختلفة، وفيما يأتي توضيحها:

الأدوات

• أوعية زجاجية عدد (3).
• ماء بدرجات حرارة مختلفة.
• ملوّن طعام.
• قلم وورق.
• لاصق.

الخطوات

1. قم بإحضار الماء بدرجات الحرارة المختلفة وضعه بالأوعية؛ قم بتسخين بعضه وضعه بالوعاء، اجعل بعضه بارد حيث يمكن استخدام الثلج فيه لتبريده وقم بإزالته عند القيام بالتجربة وضعه في الوعاء الثاني، أما الماء بدرجة حرارة الغرفة استخدمه بدرجة حرارة تكون حوالي 22 وضعه في الوعاء الثالث.
2. قم بتسمية الأوعية بدرجات حرارة الماء التي تم استخدامها.
3. أضف قطرة من ملوّن الطعام إلى كل وعاء.

من خلال مشاهدة التجربة سيتم ملاحظة أن ملون الطعام يتوزع بشكل أكبر في المياه الساخنة وبعدها في المياه بدرجة حرارة الغرفة أما في المياه الباردة فيكون أبطأ في توزعه؛ ذلك بسبب أن الجزيئات تتحرك بشكل أسرع في الماء الساخن بسبب الحرارة التي انتقلت لها.