المطويات - كتاب الكيمياء - الصف 11 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: التحليل 1. صف ملاحظاتك خلال عملية النقل.

الإجابة: س: 1: في البداية ينتقل ماء أكثر من المخبار المدرج إلى الكأس (لأن ارتفاع الماء في المخبار أكبر)، فينخفض مستوى الماء في المخبار ويرتفع في الكأس. ومع تكرار النقل يقل الفرق بين المستويين تدريجيًا حتى يتساوى ارتفاع سطح الماء في الوعاءين، ثم تبقى المستويات شبه ثابتة رغم استمرار عملية النقل (اتزان ديناميكي).

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال: المطلوب هو وصف ما نلاحظه أثناء عملية نقل الماء من مخبار مدرج إلى كأس باستخدام ماصة. الفكرة هنا هي مراقبة التغير في مستويات الماء في الوعاءين مع تكرار النقل. في البداية، يكون مستوى الماء في المخبار أعلى منه في الكأس، لذا عند النقل الأول، ينتقل كمية أكبر من الماء من المخبار إلى الكأس، مما يؤدي إلى انخفاض مستوى الماء في المخبار وارتفاعه في الكأس. مع استمرار النقل، يقل الفرق بين المستويين تدريجيًا لأن كمية الماء المنقولة تصبح أقل. في النهاية، يتساوى ارتفاع سطح الماء في الوعاءين تقريبًا، وعند هذه النقطة، رغم استمرار النقل، تبقى المستويات شبه ثابتة لأن كمية الماء المنقولة في كل اتجاه تصبح متساوية. هذا يسمى اتزانًا ديناميكيًا، حيث يستمر التبادل دون تغير صافي في المستويات. إذن الإجابة هي: **في البداية ينتقل ماء أكثر من المخبار المدرج إلى الكأس (لأن ارتفاع الماء في المخبار أكبر)، فينخفض مستوى الماء في المخبار ويرتفع في الكأس. ومع تكرار النقل يقل الفرق بين المستويين تدريجيًا حتى يتساوى ارتفاع سطح الماء في الوعاءين، ثم تبقى المستويات شبه ثابتة رغم استمرار عملية النقل (اتزان ديناميكي).**

سؤال 2: التحليل 2. فسر هل تختلف النتيجة النهائية إذا تابعت عملية النقل فترة أطول؟

الإجابة: س: 2: لا تختلف؛ بعد الوصول إلى الاتزان تصبح كمية الماء المنقولة في الاتجاهين متساوية، لذلك لا يحدث تغير صافي في مستويات الماء، وإنما يستمر تبادل كميات متساوية فقط.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** الفكرة في هذا السؤال هي تفسير ما يحدث إذا استمرت عملية النقل لفترة أطول بعد الوصول إلى حالة الاتزان. نتذكر أن الاتزان الديناميكي يعني أن العمليات تستمر في كلا الاتجاهين ولكن بمعدلات متساوية، فلا يحدث تغير صافي. في هذه التجربة، بعد أن يتساوى ارتفاع سطح الماء في المخبار والكأس، تصبح كمية الماء المنقولة من المخبار إلى الكأس مساوية لكمية الماء التي تعود من الكأس إلى المخبار (على افتراض وجود تبادل متساوٍ). لذلك، حتى مع استمرار النقل لفترة أطول، تبقى مستويات الماء كما هي لأن التبادل يكون متوازنًا. إذن الإجابة هي: **لا تختلف؛ بعد الوصول إلى الاتزان تصبح كمية الماء المنقولة في الاتجاهين متساوية، لذلك لا يحدث تغير صافي في مستويات الماء، وإنما يستمر تبادل كميات متساوية فقط.**

سؤال استقصاء: استقصاء هل يمكن توضيح نتيجة الاتزان إذا استعملت ماصات أو أنابيب زجاجية لها أقطار مختلفة؟ فسر ذلك.

الإجابة: س: استقصاء نعم يمكن، لكن نقطة الاتزان ستتغير؛ لأن الماصة ذات القطر الأكبر تنقل حجمًا أكبر في كل مرة (معدل نقل أكبر)، لذا سيحدث الاتزان عندما تتساوى كميتا النقل في الاتجاهين، وقد يتطلب ذلك أن تكون مستويات/ارتفاعات الماء غير متساوية لتعويض اختلاف الأقطار.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن معدل نقل الماء يعتمد على قطر الماصة أو الأنبوب المستخدم؛ فالماصة ذات القطر الأكبر تنقل حجمًا أكبر من الماء في كل مرة مقارنة بالماصة ذات القطر الأصغر.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بتطبيق هذا على السؤال: إذا استخدمنا ماصات بأقطار مختلفة، فإن نقطة الاتزان (حيث تتساوى كميات النقل في الاتجاهين) قد تتغير. لأن الماصة الأكبر قطرًا تنقل ماءً أكثر في كل نقل، مما قد يتطلب فرقًا في مستويات الماء بين الوعاءين لتحقيق الاتزان، حيث تعوض المستويات غير المتساوية عن اختلاف الأقطار.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن الإجابة هي: **نعم يمكن، لكن نقطة الاتزان ستتغير؛ لأن الماصة ذات القطر الأكبر تنقل حجمًا أكبر في كل مرة (معدل نقل أكبر)، لذا سيحدث الاتزان عندما تتساوى كميتا النقل في الاتجاهين، وقد يتطلب ذلك أن تكون مستويات/ارتفاعات الماء غير متساوية لتعويض اختلاف الأقطار.**

في تجربة نقل الماء باستخدام الماصات، ماذا يصف مفهوم 'الاتزان الديناميكي' الذي يحدث؟

• أ) حالة يتوقف فيها نقل الماء تماماً بين الوعاءين.
• ب) حالة تتساوى فيها كميات الماء المنقولة في الاتجاهين، مما يؤدي إلى بقاء المستويات شبه ثابتة رغم استمرار عملية النقل.
• ج) حالة يزداد فيها الفرق بين مستويات الماء في الوعاءين مع استمرار النقل.
• د) حالة تنتقل فيها كل كمية الماء من وعاء إلى الآخر دفعة واحدة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: حالة تتساوى فيها كميات الماء المنقولة في الاتجاهين، مما يؤدي إلى بقاء المستويات شبه ثابتة رغم استمرار عملية النقل.

الشرح: 1. في بداية التجربة، يكون مستوى الماء في المخبار أعلى منه في الكأس. 2. مع تكرار النقل، يقل الفرق بين المستويين تدريجياً. 3. عند نقطة معينة، يتساوى ارتفاع سطح الماء في الوعاءين. 4. عند هذه النقطة، تصبح كمية الماء المنقولة من المخبار إلى الكأس مساوية لكمية الماء المنقولة من الكأس إلى المخبار. 5. نتيجة لذلك، تبقى المستويات شبه ثابتة رغم استمرار النقل، وهذا هو الاتزان الديناميكي.

تلميح: فكر في ما يحدث عندما يصبح التبادل متساوياً في كلا الاتجاهين.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

إذا استمرت عملية نقل الماء لفترة أطول بعد الوصول إلى حالة الاتزان في التجربة، فماذا يحدث للنتيجة النهائية؟

• أ) تختلف النتيجة؛ حيث سينتقل كل الماء إلى وعاء واحد في النهاية.
• ب) تختلف النتيجة؛ حيث سيزداد الفرق بين المستويين تدريجياً.
• ج) لا تختلف النتيجة؛ لأن كمية الماء المنقولة في الاتجاهين تصبح متساوية، فلا يحدث تغير صافي في المستويات.
• د) تختلف النتيجة؛ حيث ستصبح المستويات غير مستقرة وتتغير عشوائياً.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: لا تختلف النتيجة؛ لأن كمية الماء المنقولة في الاتجاهين تصبح متساوية، فلا يحدث تغير صافي في المستويات.

الشرح: 1. بعد الوصول إلى حالة الاتزان الديناميكي، تتساوى كمية الماء المنقولة من المخبار إلى الكأس مع الكمية المنقولة من الكأس إلى المخبار. 2. هذا يعني أن التغير الصافي (الفرق) في مستويات الماء يصبح صفراً. 3. لذلك، حتى مع استمرار النقل لفترة أطول، لا يحدث أي تغير إضافي في المستويات. 4. النتيجة النهائية تبقى كما هي لأن النظام في حالة اتزان.

تلميح: تذكر خاصية الاتزان الديناميكي: العمليات تستمر ولكن بمعدلات متساوية.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: سهل

كيف يؤثر استخدام ماصات ذات أقطار مختلفة على تحقيق حالة الاتزان في تجربة نقل الماء؟

• أ) لا يؤثر؛ فالاتزان يتحقق دائماً عند تساوي مستويات الماء بغض النظر عن قطر الماصة.
• ب) يمنع تحقيق الاتزان تماماً؛ لأن الأقطار المختلفة تجعل النقل غير متساوٍ.
• ج) يؤدي إلى تحقيق الاتزان بشكل أسرع، ولكن عند نفس النقطة (نفس المستويات).
• د) تتغير نقطة الاتزان؛ لأن الماصة ذات القطر الأكبر تنقل حجمًا أكبر في كل مرة، وقد يتطلب تحقيق الاتزان مستويات ماء غير متساوية لتعويض اختلاف الأقطار.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: تتغير نقطة الاتزان؛ لأن الماصة ذات القطر الأكبر تنقل حجمًا أكبر في كل مرة، وقد يتطلب تحقيق الاتزان مستويات ماء غير متساوية لتعويض اختلاف الأقطار.

الشرح: 1. معدل نقل الماء يعتمد على قطر الماصة؛ فالماصة الأكبر قطراً تنقل كمية أكبر من الماء في كل نقل. 2. لتحقيق الاتزان (حيث تتساوى كميات النقل في الاتجاهين)، يجب أن يعوض فرق في مستويات الماء عن فرق الأقطار. 3. لذلك، قد لا تكون مستويات الماء متساوية عند تحقيق الاتزان إذا اختلفت أقطار الماصات. 4. نقطة الاتزان (حالة التساوي في الكميات المنقولة) ستحدث عند مستويات مختلفة عن حالة الماصات المتساوية القطر.

تلميح: فكر في العلاقة بين قطر الماصة وحجم الماء المنقول في كل عملية نقل.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب