نسخة الفيديو النصية
عند تسجيل تجربة، كتب طالب: «إن الاحتراق تفاعل طارد للحرارة؛ لأن الطاقة تنتج في صورة حرارة». لماذا لا يعد هذا الوصف صوابًا؟ (أ) لأنه لا تحدث تغيرات في الطاقة أثناء التفاعل الطارد للحرارة. (ب) لأن الاحتراق تفاعل ماص للحرارة. (ج) لأن الحرارة ليست إحدى صور الطاقة. (د) لأنه لا يمكن إنتاج الطاقة. (هـ) لأن التفاعلات الطاردة للحرارة تمتص الحرارة.
النقطة الرئيسية التي يجب أن نسلط الضوء عليها في هذا السؤال هي سبب عدم صحة هذا الوصف. هيا نحلل ما كتبه الطالب للوقوف على وجه الخطأ تحديدًا فيما كتبه. عند الحديث عن الاحتراق عامة، فإنه يشير إلى التفاعل الذي تتفاعل فيه مادة مع الأكسجين. على سبيل المثال، حرق قطع من الخشب تفاعل احتراق. ونعلم أن هذا يؤدي إلى انطلاق الطاقة في صورة حرارة وضوء.
من المعروف أيضًا أن تفاعلات الاحتراق، مثل احتراق الميثان، تنطلق عنها طاقة في صورة حرارة عادة. في هذا التفاعل، تتكسر الروابط التي تربط بين نوعي المتفاعلات، وهما الميثان والأكسجين؛ لتتجمع ذرات الكربون والأكسجين والهيدروجين معًا لتكون روابط جديدة ينتج عنها ثاني أكسيد الكربون والماء. وتكون الروابط في النواتج أقوى من الروابط في المتفاعلات. إذن، بوجه عام، نلاحظ انطلاقًا للطاقة أو الحرارة إلى البيئة المحيطة، ولهذا السبب تعد تفاعلات الاحتراق أمثلة جيدة على التفاعلات الطاردة للحرارة.
يكون التفاعل طاردًا للحرارة إذا انطلقت كمية من الطاقة إلى البيئة المحيطة أكثر من الطاقة الممتصة. والنتيجة الأكثر شيوعًا لأي تفاعل طارد للحرارة هي ارتفاع درجة حرارة البيئة المحيطة. باستخدام هذه المعطيات، دعونا نبدأ في استبعاد الخيارات غير الصحيحة.
كما ذكرنا للتو، تطلق التفاعلات الطاردة للحرارة طاقة أو حرارة إلى البيئة المحيطة. أما التفاعلات الماصة للحرارة، فهي التي تمتص الحرارة. إذن الخيار (هـ) خاطئ، ويستبعد من الإجابات الصحيحة لهذا السؤال. كما ذكرنا، الحرارة إحدى صور الطاقة، وهو ما يترتب عليه استبعاد الخيار (ج). وبما أن الاحتراق تفاعل طارد للحرارة وليس ماصًّا للحرارة، فإن الخيار (ب) خاطئ، ويستبعد من الإجابات المحتملة لهذا السؤال.
وأخيرًا، إذا انطلقت الحرارة أو انتقلت إلى البيئة المحيطة في التفاعل الطارد للحرارة، فإن التفاعل الطارد للحرارة يظهر في الواقع تغيرًا في الطاقة، وهو ما يترتب عليه استبعاد الخيار (أ) أيضًا. هذا يعني أن الإجابة الصحيحة هي الخيار (د). دعونا نناقش باختصار سبب ذلك.
على الرغم من أن الجزء الأول من عبارة الطالب صحيح؛ لأن الاحتراق بالفعل تفاعل طارد للحرارة، فإن الجزء الثاني الذي يرجع سبب ذلك إلى أن الطاقة تنتج في صورة حرارة ليس صحيحًا. وهذا لأننا نعلم أن الطاقة لا تنتج، أي لا تستحدث، ولا تفنى، وإنما تتحول فقط من صورة إلى أخرى. ونتيجة لذلك، لا يمكن لأي تفاعل أن ينتج الطاقة. إذن لماذا كان وصف الطالب غير صحيح؟ الإجابة هي الخيار (د)؛ لأنه لا يمكن إنتاج الطاقة.
أي مما يلي الوصف الدقيق لتفاعل الاحتراق؟ (أ) الاحتراق تفاعل ماص للحرارة؛ لأن الطاقة تنتج في صورة حرارة. (ب) الاحتراق تفاعل طارد للحرارة؛ لأن الطاقة لا تنتج. (ج) الاحتراق تفاعل طارد للحرارة؛ لأن الطاقة الكيميائية تتحول إلى حرارة. (د) الاحتراق تفاعل طارد للحرارة؛ لأن الحرارة تتحول إلى طاقة كيميائية. (هـ) الاحتراق تفاعل ماص للحرارة بسبب انطلاق الطاقة الحرارية.
يطلب منا هذا السؤال معرفة أي خيارات الإجابة المذكورة هو الوصف الأدق لتفاعل الاحتراق. تبين لنا أن التفاعلات الطاردة للحرارة تتضمن انتقالًا كليًّا للطاقة إلى البيئة المحيطة، وأن الاحتراق تفاعل طارد للحرارة. وبناء على هذه المعطيات، يمكننا استبعاد الخيارين (أ) و(هـ)؛ لأن كليهما يشير إلى أن الاحتراق تفاعل ماص للحرارة في حين أنه في الواقع طارد للحرارة.
تبين لنا أيضًا أن الطاقة لا يمكن إنتاجها، وإنما تتحول فقط من صورة إلى أخرى. وبتطبيق هذه المعطيات بصورة أكثر تحديدًا على تفاعلات الاحتراق، فعندما تتفاعل مواد مثل الميثان مع الأكسجين وتحترق، تتحول الطاقة الكيميائية الكامنة، أو اختصارًا الطاقة الكيميائية، إلى صور أخرى من الطاقة مثل الحرارة. وفي الحقيقة، تشكل عادة الطاقة الحرارية الكمية الأكبر من الطاقة المتحولة من الطاقة الكيميائية. ولهذا نبسط عادة وصف التفاعلات الطاردة للحرارة بقولنا «انطلاق الحرارة».
ينص الخيار (ب) على أن التفاعلات الطاردة للحرارة لا تنتج طاقة. وهذا صحيح، لكنه ينطبق أيضًا على كل التفاعلات. لا يمكن لأي تفاعل أن ينتج طاقة. فجميع التفاعلات تتضمن تحول الطاقة الكيميائية إلى صور أخرى من الطاقة، أو العكس بالعكس. إذن على الرغم من أن الخيار (ب) صحيح لذكره أن التفاعلات الطاردة للحرارة لا تنتج طاقة، فهو ليس الوصف الأدق لتفاعل الاحتراق. ومن ثم، يمكننا استبعاد الخيار (ب).
يصف الخياران (ج) و(د) الاحتراق وصفًا صحيحًا بأنه تفاعل طارد للحرارة ويوضحان أن الطاقة تتحول من صورة إلى أخرى. ولكن الخيار (ج) فقط هو الذي يصف بصورة صحيحة أنه في تفاعل الاحتراق، تتحول الطاقة الكيميائية إلى حرارة، وليس العكس كما هو موضح في الخيار (د). إذن أي إجابة الأدق في وصف تفاعل الاحتراق؟ الإجابة هي الخيار (ج): الاحتراق تفاعل طارد للحرارة؛ لأن الطاقة الكيميائية تتحول إلى حرارة.
