صفحة 204 - كتاب العلوم - الصف 8 - الفصل 2 - المملكة العربية السعودية

سؤال 20: يستخدم الشخص في الصورة الجرس لإحداث صوت. صف كيف ينتج الصوت عن حركة الجرس؟

الإجابة: عندما يهتز الجرس، فإن اهتزازه يُحدث اهتزازًا في جزيئات الهواء المحيطة فيتكون موجات صوتية تنتقل إلى الأذن.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد المعطيات والمطلوب** | العنصر | الوصف | |--------|--------| | **الظاهرة** | إصدار صوت من الجرس | | **السؤال** | وصف كيفية إنتاج الصوت نتيجة حركة الجرس | | **المطلوب** | شرح آلية تكون الصوت ونقله |
2. **الخطوة 2: المبدأ العلمي المستخدم** - **مصدر الصوت**: ينتج الصوت عن **اهتزاز الأجسام**. - **انتقال الصوت**: يحتاج الصوت إلى **وسط مادي** (مثل الهواء) ليتنقل على شكل **موجات صوتية**.
3. **الخطوة 3: خطوات آلية إنتاج الصوت** 1. يقوم الشخص بتحريك الجرس (مثل هزه أو ضربه). 2. يؤدي هذا إلى **اهتزاز جسم الجرس** ذهاباً وإياباً بسرعة. 3. **اهتزاز الجرس** يؤدي إلى دفع وجذب **جزيئات الهواء** المحيطة به. 4. تنتقل هذه الاهتزازات عبر جزيئات الهواء على شكل **موجات صوتية طولية** (تضاغطات وتخلخلات). 5. تنتقل هذه الموجات عبر الهواء حتى **تصل إلى الأذن**. 6. تهتز طبلة الأذن نتيجة وصول الموجات، ثم تقوم الأذن الداخلية بتحويل هذه الاهتزازات إلى إشارات عصبية يترجمها الدماغ على أنها صوت. > **ملاحظة:** الصوت لا ينتقل في الفراغ؛ لأنه يحتاج إلى وسط مادي تنتقل خلاله الاهتزازات.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** إذن، **ينتج الصوت عن اهتزاز الجرس** مما يسبب اهتزاز جزيئات الهواء المحيطة، مكونًا موجات صوتية تنتقل عبر الوسط حتى تصل إلى أذن السامع فتُسمع.

سؤال 21: ما الذي يحدد شدة الصوت الصادر عن حركة الجرس؟ كيف يؤثر ذلك إذا كان الصوت مرتفعًا، وإذا كان منخفضًا؟

الإجابة: شدة الصوت بسعة الاهتزاز (مقدار اهتزازه)، فإذا كانت سعة الاهتزاز كبيرة كان الصوت مرتفعًا، وإذا كانت صغيرة كان الصوت منخفضًا.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد المعطيات والمطلوب** | العنصر | الوصف | |--------|--------| | **المصدر** | صوت صادر عن حركة الجرس | | **المفهوم الرئيسي** | شدة الصوت (العلو والخفوت) | | **المطلوب** | العامل المحدد لشدة الصوت وتأثيره على ارتفاع الصوت وانخفاضه |
2. **الخطوة 2: المبدأ العلمي المستخدم** - **شدة الصوت**: هي السمة التي تميز مدى **علو الصوت أو انخفاضه**. - **العامل المحدد**: ترتبط شدة الصوت ارتباطاً مباشراً **بسعة الاهتزاز** للمصدر الصوتي. > **تعريف سعة الاهتزاز**: هي أقصى إزاحة يتحركها الجسم المهتز عن موضع سكونه (مركز اهتزازه).
3. **الخطوة 3: العلاقة بين سعة الاهتزاز وشدة الصوت** يمكن توضيح العلاقة في الجدول التالي: | حالة سعة الاهتزاز | تأثيرها على جزيئات الوسط | شدة الصوت المسموعة | |-------------------|-----------------------|----------------------| | **سعة كبيرة** | تكون التضاغطات والتخلخلات في الموجة الصوتية **أقوى** (فرق ضغط أكبر) | **صوت مرتفع (عالي)** | | **سعة صغيرة** | تكون التضاغطات والتخلخلات في الموجة الصوتية **أضعف** (فرق ضغط أقل) | **صوت منخفض (خافت)** |
4. **الخطوة 4: التطبيق على مثال الجرس** 1. **عند ضرب الجرس بقوة**: - تهتز أجزاؤه **بسعة اهتزاز كبيرة**. - تدفع وتجذب جزيئات الهواء **بقوة أكبر**. - **النتيجة**: صوت الجرس يكون **مرتفعاً**. 2. **عند ضرب الجرس برقة**: - تهتز أجزاؤه **بسعة اهتزاز صغيرة**. - تدفع وتجذب جزيئات الهواء **بقوة أقل**. - **النتيجة**: صوت الجرس يكون **منخفضاً**.
5. **الخطوة 5: الإجابة النهائية** إذن، **شدة الصوت الصادر عن الجرس تحددها سعة اهتزازه**؛ فكلما زادت سعة الاهتزاز كان الصوت أعلى، وكلما قلت السعة كان الصوت أخفض.

سؤال 22: إذا كنت تقف بجانب شجرة كبيرة فإنه يمكنك سماع صوت شخص آخر يتحدث عند الجهة الأخرى من الشجرة. فسر لماذا تسمع صوت هذا الشخص ولكنك لا تستطيع رؤيته؟

الإجابة: إن موجات الصوت يمكنها الانحراف والانتشار حول العوائق (كالشجرة) فتصل إليك، بينما الضوء ينتقل في خطوط مستقيمة ولا ينحرف كثيرًا.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحليل الموقف الموصوف في السؤال** | العنصر | الوصف | |--------|--------| | **العائق** | شجرة كبيرة | | **المصدر** | شخص يتحدث خلف الشجرة | | **الظاهرة** | يمكن سماع صوت الشخص ولكن لا يمكن رؤيته | | **المطلوب** | تفسير سبب الاختلاف في سلوك الصوت والضوء حول العائق |
2. **الخطوة 2: المقارنة بين موجات الصوت وموجات الضوء** | الخاصية | موجات الصوت | موجات الضوء (في هذا السياق) | |----------|---------------|-----------------------------| | **نوع الموجة** | موجات ميكانيكية طولية تحتاج لوسط | موجات كهرومغناطيسية مستعرضة لا تحتاج لوسط | | **الطول الموجي** | كبير نسبياً (من سنتيمترات إلى أمتار للترددات المسموعة) | صغير جداً (نانومترات) | | **قابلية الحيود (الانحناء)** | **عالية** بسبب طولها الموجي الكبير | **ضعيفة** بسبب طولها الموجي الصغير جداً | | **مسار الانتشار** | يمكن أن **ينحرف ويدور حول العوائق** | ينتقل **في خطوط شبه مستقيمة** (يُحجب بسهولة بالعوائق المعتمة) |
3. **الخطوة 3: تطبيق خواص الصوت والضوء على الموقف** 1. **سلوك الصوت:** - بسبب **الطول الموجي الكبير نسبياً** لموجات الصوت مقارنة بحجم فجوات وحواف الشجرة، فإنها تتميز **بظاهرة الحيود (Diffraction)** بشكل واضح. - **الحيود** هو انحناء الموجة وانتشارها عند مرورها بحافة عائق أو عبر فتحة. - نتيجة لذلك، **تستطيع موجات الصوت الانحناء حول جذع الشجرة وفروعها** والانتشار حتى تصل إلى الأذن على الجانب الآخر. 2. **سلوك الضوء:** - بسبب **الطول الموجي الصغير جداً** لموجات الضوء المرئي، فإن ظاهرة الحيود **ضعيفة ولا تُلاحظ في الحياة اليومية** إلا في ظروف خاصة جداً (فتحات ضيقة للغاية). - لذلك، ينتقل الضوء **في خطوط مستقيمة** عملياً. - **الشجرة المعتمة** تعمل كحاجب كامل للضوء القادم من الشخص، فيمنع وصوله إلى العين، وبالتالي **لا يمكن رؤية الشخص**.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** إذن، **تسمع صوت الشخص لأن الموجات الصوتية ذات الطول الموجي الكبير نسبياً يمكنها الانحناء والانتشار حول حواف الشجرة (الحيود)، بينما لا تستطيع رؤيته لأن الموجات الضوئية ذات الطول الموجي الصغير جداً تنتقل في خطوط مستقيمة وتحجبها الشجرة المعتمة تماماً.**

سؤال 23: عرف الحمل الحراري، ثم وضح الفرق بين الحمل الحراري الطبيعي، والحمل الحراري القسري، وأعط مثالاً على كل منهما.

الإجابة: الحمل الحراري: انتقال الطاقة الحرارية بواسطة حركة المائع. الحمل الحراري الطبيعي: يحدث بسبب اختلاف الكثافة (صعود الساخن وهبوط البارد). الحمل الحراري القسري: يحدث بتحريك المائع بوسيلة خارجية (مروحة مضخة).

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تعريف الحمل الحراري (التعريف العام)** - **الحمل الحراري (Convection)**: هو أحد طرق **انتقال الطاقة الحرارية (الحرارة)**. - يتم عن طريق **حركة جزيئات المائع (سائل أو غاز) نفسها** التي تحمل الطاقة الحرارية من مكان إلى آخر. > **المائع**: هو أي مادة يمكن أن تتدفق، مثل الماء والهواء.
2. **الخطوة 2: مقارنة بين نوعي الحمل الحراري** | النوع | الآلية / السبب | كيفية الحدوث | الدور الفاعل | أمثلة شائعة | |-------|----------------|---------------|---------------|--------------| | **الحمل الحراري الطبيعي (Natural Convection)** | يحدث بسبب **اختلاف الكثافة** الناتج عن **اختلاف درجة الحرارة** داخل المائع. | تسخين جزء من المائع → يتمدد فتقل كثافته → **يرتفع للأعلى** → يحل محله مائع بارد (أعلى كثافة) من الجوانب → يتكرر التشكيل تيارات حمل. | **قوة الطفو (الطفو)** الناتجة عن اختلاف الكثافة. | - غليان الماء في إناء.<br>- تيارات الهواء حول المدفأة.<br>- نسيم البحر (نهاراً وليلاً).<br>- حركة الصهارة في باطن الأرض. | | **الحمل الحراري القسري (Forced Convection)** | يحدث بسبب **تحريك المائع بواسطة وسيلة ميكانيكية خارجية**، مما يسرع من نقل الحرارة. | استخدام جهاز لدفع المائع (ساخن أو بارد) ليتحرك بقوة خلال منطقة أو عبر سطح. | **عامل خارجي** يولد حركة إجبارية. | - المروحة (لتبريد الهواء).<br>- مضخة المياه في نظام تدفئة المنزل (الراديتر).<br>- جهاز التكييف (مروحة دفع الهواء).<br>- مجفف الشعر. |
3. **الخطوة 3: ملخص وتوضيح** 1. **الفرق الجوهري**: يكمن في **مصدر الحركة** التي تنقل الحرارة. - **الطبيعي**: الحركة ذاتية ناتجة عن التسخين نفسه. - **القسري**: الحركة مفروضة من خارج النظام. 2. **الكفاءة**: عادةً ما يكون **الحمل القسري أسرع وأكثر كفاءة** في نقل الحرارة من الحمل الطبيعي؛ لأنه يعتمد على تحريك أسرع للمائع.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** إذن، **الحمل الحراري هو انتقال الحرارة عبر حركة المائع. النوع الطبيعي منه يحدث تلقائياً بسبب اختلاف الكثافة بفعل الحرارة (مثل غليان الماء)، أما النوع القسري فيحتاج إلى وسيلة خارجية لتحريك المائع (مثل مروحة التبريد في الحاسوب).**

سؤال 24: وضح السبب الذي يجعل بعض المواد موصلة جيدة للحرارة.

الإجابة: إن جزيئاتها (وخاصة المعادن) تسمح بانتقال الطاقة الحرارية بسهولة وسرعة، لوجود إلكترونات حرة تنقل الحرارة بسرعة.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: تحديد المطلوب** - **السؤال**: يبحث عن السبب وراء **التوصيل الحراري الجيد** لبعض المواد (مثل المعادن). - **المعطى الضمني**: هناك مواد موصلة جيدة وأخرى رديئة التوصيل (عوازل).
2. **الخطوة 2: المقارنة بين آلية التوصيل في المواد المختلفة** | نوع المادة | التركيب الداخلي | آلية نقل الحرارة الرئيسية | سرعة التوصيل الحراري | أمثلة | |------------|------------------|---------------------------|------------------------|--------| | **المواد الموصلة جيداً (خصوصاً المعادن)** | - **ذرات مرتبة في شبكة بلورية.**<br>- تحتوي على عدد كبير من **الإلكترونات الحرة الحركة**. | 1. **اهتزاز الذرات** في مواقعها (نقل طاقة لباقي الذرات).<br>2. **حركة الإلكترونات الحرة** (الدور الرئيسي): تكتسب الطاقة الحركية من المنطقة الساخنة وتنتقل بسرعة إلى المناطق الباردة لتصطدم بالذرات هناك فتنقل لها الطاقة. | **عالية جداً وسريعة** | النحاس، الألومنيوم، الفضة، الحديد. | | **المواد العازلة (رديئة التوصيل)** | - لا تحتوي على إلكترونات حرة (أو عددها قليل).<br>- جزيئاتها قد تكون مترابطة بشكل مختلف. | **الاهتزاز فقط** للجزيئات أو الذرات، وتنتقل الطاقة ببطء من جزيء إلى مجاوره. | **منخفضة جداً وبطيئة** | الخشب، البلاستيك، المطاط، الهواء (ساكن). |
3. **الخطوة 3: التركيز على السبب الرئيسي في المعادن (الموصلات الممتازة)** العامل الحاسم هو **وجود الإلكترونات الحرة**: 1. **طبيعة الرابطة المعدنية**: في المعادن، تكون الذرات مترابطة في شبكة، وتتشارك الإلكترونات الخارجية بشكل حر تماماً عبر الشبكة بأكملها، مكونة **«بحرًا من الإلكترونات الحرة»**. 2. **كفاءة نقل الطاقة**: - عند تسخين طرف المعدن، **تكتسب الإلكترونات الحرة في ذلك الطرف طاقة حركية عالية**. - بسبب حرية حركتها، **تنتقل هذه الإلكترونات المُسخنة بسرعة كبيرة** عبر المعدن. - **تصطدم بالذرات والإلكترونات في المناطق الأبرد**، فتنقل لها جزءاً من طاقتها الحركية، مما يرفع من درجة حرارتها. 3. **النتيجة**: تنتقل الحرارة عبر المادة المعدنية **بسرعة تفوق بكثير** الطرق الأخرى (مثل الاهتزاز فقط).
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** إذن، **السبب الرئيسي الذي يجعل بعض المواد (كالمعادن) موصلة جيدة للحرارة هو احتواؤها على عدد هائل من الإلكترونات الحرة التي تتحرك بسهولة داخل المادة، فتنقل الطاقة الحرارية بسرعة وكفاءة عالية من المناطق الساخنة إلى الباردة.**

سؤال 25: استخدم الرسم التالي للإجابة عن السؤال ٢٥. يوضح الرسم أعلاه الثلاجة وكيفية تدفق سائل التبريد خلالها. وضح كيف تنتقل الطاقة الحرارية إلى سائل التبريد داخل الثلاجة ثم تنتقل من سائل التبريد إلى الهواء خارج الثلاجة؟

الإجابة: داخل الثلاجة يتم تبريد السائل التبريد، ويتبخر. ثم يضخمه الضاغط فيسخن، ومر في ملفات التكثيف ليفقد الحرارة للخارج ويتكثف، ثم يعود عبر صمام التمدد ليرد.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1: فهم المكونات الأساسية لدورة التبريد (حسب الرسم)** > بناءً على وصف السؤال والرسم، تتكون الدورة من: | المكون | وصف مختصر لوظيفته | |--------|---------------------| | **سائل التبريد** | مادة ذات نقطة غليان منخفضة، تدور داخل النظام. | | **داخل الثلاجة (التبخير)** | ملفات التبخير (المُبَخِّر) حيث يمتص سائل التبريد الحرارة. | | **الضاغط (Compressor)** | يضغط غاز التبريد لرفع درجة حرارته وضغطه. | | **خارج الثلاجة (التكثيف)** | ملفات التكثيف (المكثف) حيث يفقد غاز التبريد الحرارة. | | **صمام التمدد (Expansion Valve)** | يخفض ضغط سائل التبريد ليبدأ دورة جديدة. |
2. **الخطوة 2: رسم تخطيطي مبسط لمسار انتقال الطاقة** داخل الثلاجة (بارد) ← خارج الثلاجة (حار) (يمتص الحرارة) (يفقد الحرارة) ↓ ↓ [الطعام/الهواء الداخلي] ← [سائل التبريد] → [الهواء الخارجي] الحرارة تنتقل ← (يمتص في المبخر) ← (يفقد في المكثف) ← الحرارة تنتقل
3. **الخطوة 3: شرح انتقال الطاقة الحرارية خطوة بخطوة** 1. **داخل الثلاجة: نقل الحرارة من الداخل إلى سائل التبريد (عملية التبريد الفعلية)** - يدخل **سائل التبريد البارد منخفض الضغط** إلى **ملفات المبخر** داخل حجرة الثلاجة. - تكون درجة حرارة سائل التبريد **أقل من درجة حرارة الهواء والمواد داخل الثلاجة**. - وفقاً لقانون انتقال الحرارة (تنتقل من الجسم الأكثر حرارة إلى الأبرد)، **تنتقل الطاقة الحرارية من الهواء والمواد داخل الثلاجة إلى سائل التبريد الأبرد**. - نتيجة امتصاص الحرارة، **يتبخر سائل التبريد** ويتحول إلى **حالة غازية** وهو لا يزال بارد نسبياً ولكنه امتص طاقة. 2. **خارج الثلاجة: نقل الحرارة من سائل التبريد إلى الهواء الخارجي (طرد الحرارة)** - يضخ **الضاغط** هذا الغاز البارد، فيضغطه بشدة مما **يرفع درجة حرارته وضغطه** ليصبح غازاً ساخناً عالي الضغط. - يمر هذا الغاز الساخن عبر **ملفات المكثف** (عادة في الجزء الخلفي أو أسفل الثلاجة). - درجة حرارة الغاز الآن **أعلى من درجة حرارة الهواء الخارجي** المحيط بالثلاجة. - لذلك، **تنتقل الطاقة الحرارية من غاز التبريد الساخن إلى الهواء الخارجي الأبرد** (بواسطة الحمل الطبيعي أو القسري بمروحة أحياناً). - نتيجة فقدان الحرارة، **يتكثف الغاز الساخن** ويعود إلى **حالة سائلة**، لكنه لا يزال عالي الضغط. 3. **استكمال الدورة:** - يمر هذا السائل عالي الضغط عبر **صمام التمدد**، الذي يسبب انخفاضاً مفاجئاً في ضغطه، مما يؤدي إلى **انخفاض شديد في درجة حرارته** مرة أخرى. - يعود السائل البارد منخفض الضغط إلى ملفات المبخر داخل الثلاجة ليكرر الدورة.
4. **الخطوة 4: الإجابة النهائية** إذن، **تنتقل الطاقة الحرارية داخل الثلاجة من محتوياتها الدافئة إلى سائل التبريد الأبرد في المبخر فيتبخر، ثم تنتقل الطاقة الحرارية خارج الثلاجة من غاز التبريد الساخن (الذي رفع ضغطه الضاغط) إلى الهواء الخارجي الأبرد في المكثف فيتكثف، وذلك في دورة مستمرة للحفاظ على برودة الثلاجة.**

صف كيف ينتج الصوت عن حركة الجرس؟

• أ) الصوت ينتج عن احتكاك الجرس بالهواء مما يولد طاقة صوتية مباشرة تصل للأذن.
• ب) تتكون موجات الصوت عند مرور الهواء عبر الجرس، مما يولد ترددات مختلفة.
• ج) ينتج الصوت عن اهتزاز الجرس الذي يسبب اهتزاز جزيئات الهواء المحيطة مكونًا موجات صوتية تنتقل إلى الأذن.
• د) ينتج الصوت عن تغير في درجة حرارة الجرس يؤدي إلى تمدد الهواء وانكماشه لتوليد صوت.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: ينتج الصوت عن اهتزاز الجرس الذي يسبب اهتزاز جزيئات الهواء المحيطة مكونًا موجات صوتية تنتقل إلى الأذن.

الشرح: 1. يهتز جسم الجرس عند تحريكه. 2. اهتزاز الجرس يدفع ويجذب جزيئات الهواء المحيطة به. 3. تنتقل هذه الاهتزازات عبر جزيئات الهواء على شكل موجات صوتية طولية. 4. تصل الموجات إلى الأذن وتسبب اهتزاز طبلة الأذن، فتُسمع كصوت.

تلميح: تذكر أن الصوت يحتاج إلى وسط لينتقل، فما دور حركة الجسم في إحداث هذا الانتقال؟

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

ما الذي يحدد شدة الصوت الصادر عن حركة الجرس؟ كيف يؤثر ذلك إذا كان الصوت مرتفعاً، وإذا كان منخفضاً؟

• أ) تحدد شدة الصوت بسعة اهتزاز الجرس؛ فكلما زادت سعة الاهتزاز كان الصوت أعلى، وكلما قلت كان الصوت أخفض.
• ب) تحدد شدة الصوت بتردد اهتزاز الجرس؛ فالتردد العالي يعني صوتًا أعلى والتردد المنخفض يعني صوتًا أخفض.
• ج) تعتمد شدة الصوت على نوع المادة المصنوع منها الجرس؛ فالمواد الصلبة تنتج صوتًا أعلى.
• د) تتحدد شدة الصوت بحجم الجرس؛ فكلما كان الجرس أكبر كانت شدة الصوت أكبر وأكثر ارتفاعًا.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: تحدد شدة الصوت بسعة اهتزاز الجرس؛ فكلما زادت سعة الاهتزاز كان الصوت أعلى، وكلما قلت كان الصوت أخفض.

الشرح: 1. شدة الصوت هي السمة التي تميز مدى علو الصوت أو انخفاضه. 2. تحدد شدة الصوت بسعة الاهتزاز (أقصى إزاحة للجسم المهتز عن موضع سكونه). 3. إذا كانت سعة الاهتزاز كبيرة، تكون التضاغطات والتخلخلات في الموجة الصوتية أقوى، فيكون الصوت مرتفعًا. 4. إذا كانت سعة الاهتزاز صغيرة، تكون الموجات أضعف، فيكون الصوت منخفضًا.

تلميح: فكر في مقدار الإزاحة القصوى التي يتحركها الجسم المهتز عن موضع سكونه.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

إذا كنت تقف بجانب شجرة كبيرة فإنه يمكنك سماع صوت شخص آخر يتحدث عند الجهة الأخرى من الشجرة. فسر لماذا تسمع صوت هذا الشخص ولكنك لا تستطيع رؤيته؟

• أ) الضوء أضعف من الصوت في اختراق الأجسام الصلبة، لذلك لا تستطيع رؤية الشخص.
• ب) الصوت ينتقل بسرعة أكبر بكثير من الضوء، مما يجعله يصل إليك أولاً ومن ثم ينتشر حول الشجرة.
• ج) موجات الصوت تتكون من جزيئات تتحرك عبر الشجرة، بينما الضوء لا يستطيع ذلك.
• د) تسمع الصوت لأن موجاته ذات طول موجي كبير يمكنها الانحناء حول الشجرة (الحيود)، بينما لا ترى الضوء لأن موجاته ذات طول موجي صغير تنتقل في خطوط مستقيمة وتحجبها الشجرة.

الإجابة الصحيحة: d

الإجابة: تسمع الصوت لأن موجاته ذات طول موجي كبير يمكنها الانحناء حول الشجرة (الحيود)، بينما لا ترى الضوء لأن موجاته ذات طول موجي صغير تنتقل في خطوط مستقيمة وتحجبها الشجرة.

الشرح: 1. موجات الصوت ذات طول موجي كبير نسبياً. 2. هذا يسمح لها بالانحناء حول العوائق والانتشار (ظاهرة الحيود) لتصل إلى الأذن. 3. موجات الضوء المرئي ذات طول موجي صغير جداً. 4. لذلك، تنتقل في خطوط شبه مستقيمة ولا تنحني حول العوائق بشكل ملحوظ وتحجبها الشجرة المعتمة.

تلميح: قارن بين خصائص الموجات الصوتية والموجات الضوئية، وتحديدًا الطول الموجي وظاهرة الحيود.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

عرف الحمل الحراري، ثم وضح الفرق بين الحمل الحراري الطبيعي، والحمل الحراري القسري، وأعط مثالاً على كل منهما.

• أ) الحمل الحراري هو انتقال الحرارة بالإشعاع. الطبيعي يكون من الشمس، والقسري باستخدام سخان كهربائي.
• ب) الحمل الحراري هو انتقال الطاقة الحرارية بحركة المائع. الطبيعي يحدث باختلاف الكثافة (كمياه تغلي)، والقسري بتحريك المائع بوسيلة خارجية (كمروحة التبريد).
• ج) الحمل الحراري هو انتقال الحرارة بالتوصيل. الطبيعي يكون في المعادن، والقسري في السوائل باستخدام قضيب معدني.
• د) الحمل الحراري هو انتقال الحرارة عبر الفراغ. الطبيعي يحدث في الأجسام الساخنة، والقسري بتبريد الأجسام بسرعة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الحمل الحراري هو انتقال الطاقة الحرارية بحركة المائع. الطبيعي يحدث باختلاف الكثافة (كمياه تغلي)، والقسري بتحريك المائع بوسيلة خارجية (كمروحة التبريد).

الشرح: 1. الحمل الحراري: انتقال الطاقة الحرارية عبر حركة جزيئات المائع (سائل أو غاز). 2. الحمل الحراري الطبيعي: يحدث تلقائياً بسبب اختلاف الكثافة الناتج عن الحرارة، حيث يرتفع المائع الساخن ويهبط البارد. مثال: غليان الماء. 3. الحمل الحراري القسري: يحدث بتحريك المائع بوسيلة ميكانيكية خارجية. مثال: مروحة التبريد في الحاسوب.

تلميح: تذكر أن الحمل الحراري يرتبط بحركة السوائل والغازات، وفكر في كيفية تحركها تلقائياً أو بتدخل.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

وضح السبب الذي يجعل بعض المواد موصلة جيدة للحرارة.

• أ) تحتوي هذه المواد (خاصة المعادن) على إلكترونات حرة تتحرك بسهولة، فتنقل الطاقة الحرارية بسرعة وكفاءة عالية.
• ب) تتميز هذه المواد بكثافة عالية جداً تسمح لجزيئاتها بالاهتزاز بقوة أكبر وتوصيل الحرارة.
• ج) تتكون هذه المواد من جزيئات كبيرة الحجم تستطيع امتصاص كمية أكبر من الحرارة ثم إطلاقها.
• د) تكون الروابط الكيميائية بين ذراتها ضعيفة، مما يسمح للحرارة بالمرور دون مقاومة.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: تحتوي هذه المواد (خاصة المعادن) على إلكترونات حرة تتحرك بسهولة، فتنقل الطاقة الحرارية بسرعة وكفاءة عالية.

الشرح: 1. المواد الموصلة جيداً للحرارة (مثل المعادن) تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات الحرة الحركة. 2. عند تسخين طرف المادة، تكتسب الإلكترونات الحرة طاقة حركية عالية. 3. تنتقل هذه الإلكترونات الساخنة بسرعة عبر المادة وتصطدم بالذرات والإلكترونات الأبرد. 4. تنقل الطاقة الحرارية من المناطق الساخنة إلى الباردة بسرعة وكفاءة عالية.

تلميح: فكر في البنية الذرية للمواد الجيدة التوصيل للحرارة، وما الذي يميزها عن العوازل.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط

يوضح الرسم أعلاه أجزاء الثلاجة وكيفية تدفق سائل التبريد خلالها. وضح كيف تنتقل الطاقة الحرارية إلى سائل التبريد داخل الثلاجة ثم تنتقل من سائل التبريد إلى الهواء خارج الثلاجة؟

• أ) داخل الثلاجة، تمتص الطاقة الحرارية من محتوياتها إلى سائل التبريد في المبخر ليتبخر، وخارجها، يفقد غاز التبريد الساخن الحرارة إلى الهواء الخارجي في المكثف ليتكثف.
• ب) داخل الثلاجة، يتكثف سائل التبريد ليطلق الحرارة ويبرد المحتويات، وخارجها، يتبخر ليمتص الحرارة من الهواء الخارجي.
• ج) تنتقل الحرارة داخل الثلاجة بتجميد الماء لزيادة البرودة، وخارجها، يدفع الضاغط الهواء الساخن مباشرة إلى الخارج.
• د) يمتص سائل التبريد الحرارة من الهواء الخارجي ليدخل بارداً للثلاجة، ثم يطرد الحرارة إلى محتويات الثلاجة لتبريدها.

الإجابة الصحيحة: a

الإجابة: داخل الثلاجة، تمتص الطاقة الحرارية من محتوياتها إلى سائل التبريد في المبخر ليتبخر، وخارجها، يفقد غاز التبريد الساخن الحرارة إلى الهواء الخارجي في المكثف ليتكثف.

الشرح: 1. داخل الثلاجة: يمتص سائل التبريد البارد في المبخر الطاقة الحرارية من محتويات الثلاجة الدافئة، مما يسبب تبخر السائل. 2. الضاغط: يضغط الضاغط غاز التبريد ليزيد من حرارته وضغطه. 3. خارج الثلاجة: يمر غاز التبريد الساخن عبر المكثف، فيفقد حرارته إلى الهواء الخارجي الأبرد ويتكثف ليعود سائلاً. 4. صمام التمدد: يخفض ضغط وحرارة السائل المتكثف ليعود إلى المبخر وتتكرر الدورة.

تلميح: تذكر دور كل من المبخر والمكثف والضاغط في دورة التبريد وانتقال الحرارة بين المائع والوسط المحيط.

التصنيف: مسألة تدريبية | المستوى: متوسط