نسخة الفيديو النصية
وضع جسم بالقرب من مصدر للأشعة تحت الحمراء شدته ثابتة. في البداية، بدأت درجة حرارة الجسم في الارتفاع. بعد مرور فترة زمنية، توقفت درجة حرارة الجسم عن الارتفاع، وأصبحت ثابتة. أي العبارات الآتية تشرح بصورة صحيحة لماذا تصبح درجة حرارة الجسم ثابتة؟ أ: توقف الجسم عن امتصاص الطاقة من مصدر الأشعة تحت الحمراء. ب: يبعث الجسم طاقة لكل وحدة زمنية أكثر من التي يمتصها من مصدر الأشعة تحت الحمراء. ج: أصبحت كمية الطاقة التي يمتصها الجسم من مصدر الأشعة تحت الحمراء لكل وحدة زمنية تساوي كمية الطاقة التي يفقدها الجسم لكل وحدة زمنية خلال التبريد. د: توقف الجسم عن بعث الطاقة.
يخبرنا هذا السؤال أن جسمًا ما، وليكن هذه القبعة، قريب من مصدر للأشعة تحت الحمراء. يبعث هذا المصدر طاقة بمعدل ثابت في صورة أشعة تحت الحمراء. علمنا من السؤال أن درجة حرارة القبعة ترتفع في البداية لكنها تتوقف عن الارتفاع وتصبح ثابتة بدلًا من ذلك. دعونا نتذكر أن مقدار الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم لكل وحدة زمنية يعتمد على درجة حرارة الجسم. فكلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد انبعاث الأشعة تحت الحمراء.
لذا، إذا كانت درجة حرارة القبعة منخفضة قبل وضعها بالقرب من مصدر الأشعة تحت الحمراء، فستبعث كمية صغيرة من الأشعة تحت الحمراء لكل ثانية، على سبيل المثال. وبمجرد وضعها بالقرب من مصدر الأشعة تحت الحمراء، تبدأ في امتصاص كمية من الأشعة تحت الحمراء أكثر من تلك التي تنبعث منها كل ثانية. وهذا يتسبب في ارتفاع درجة حرارة القبعة؛ إذ تكتسب طاقة أكبر من تلك التي تفقدها. لكن هذه الزيادة في درجة الحرارة تجعل القبعة تبدأ في بعث المزيد والمزيد من الأشعة تحت الحمراء.
لذلك، تستمر درجة حرارة القبعة في الزيادة، لكن معدل الزيادة يتباطأ أكثر فأكثر. في النهاية، تنبعث من القبعة نفس كمية الأشعة تحت الحمراء التي تمتصها من المصدر كل ثانية. عندئذ، تصير درجة حرارة القبعة ثابتة.
يستفسر السؤال عن سبب بقاء درجة حرارة الجسم، أي القبعة، ثابتة. يشير خيار الإجابة أ إلى أن الجسم قد توقف عن امتصاص الأشعة تحت الحمراء. لكن هذا غير صحيح؛ لأن المصدر يبعث الأشعة تحت الحمراء باستمرار وتظل القبعة قريبة منه. ومن ثم يمكننا استبعاد هذا الخيار.
ينص الخيار ب على أن الجسم يبعث طاقة أكبر لكل وحدة زمنية من التي يمتصها. لكن إذا كان الأمر كذلك، فسيفقد الطاقة بمرور الوقت وتنخفض درجة حرارته. ومن ثم، فإن هذا الخيار غير صحيح أيضًا.
ينص الخيار ج بالأساس على أن الجسم يمتص ويطلق الكمية نفسها من الأشعة تحت الحمراء لكل وحدة زمنية. يبدو أن هذا يتطابق مع ما رأيناه الآن، وهو خيار جيد للإجابة الصحيحة.
ينص الخيار د على أن الجسم قد توقف عن بعث الطاقة. لكن هذا لن يكون صحيحًا إلا إذا كانت قيمة درجة حرارة الجسم تساوي الصفر المطلق؛ بحيث لم يعد لديه أي طاقة ليبعثها. وهذا لا ينطبق على الموصوف في هذا السؤال.
إذن، الإجابة التي سنختارها هي الخيار ج. أصبحت كمية الطاقة التي يمتصها الجسم من مصدر الأشعة تحت الحمراء لكل وحدة زمنية تساوي كمية الطاقة التي يفقدها الجسم لكل وحدة زمنية خلال التبريد.
