تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

فيديو السؤال: فهم العلاقة بين امتصاص الحرارة وانبعاثها وتغير درجة الحرارة الفيزياء

تعرضت علبة معدنية لضوء شمس ثابت الشدة فامتصت أشعة تحت حمراء. أثناء التعرض لضوء الشمس، تزداد درجة حرارة المعدن. أي عبارة من العبارات الآتية صواب؟ (أ) لا يؤثر امتصاص الأشعة تحت الحمراء وانبعاثها على درجة الحرارة (ب) يفقد المعدن بالتبريد طاقة أكبر من الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء (ج) لا يتلقى المعدن أي طاقة من ضوء الشمس (د) يفقد المعدن بالتبريد نفس مقدار الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء (هـ) يمتص المعدن طاقة من الأشعة تحت الحمراء أكبر من الطاقة التي يفقدها بالتبريد

٠٥:٥٥

‏نسخة الفيديو النصية

تعرضت علبة معدنية لضوء شمس ثابت الشدة فامتصت أشعة تحت حمراء. أثناء التعرض لضوء الشمس، تزداد درجة حرارة المعدن. أي عبارة من العبارات الآتية صواب؟ (أ) لا يؤثر امتصاص الأشعة تحت الحمراء وانبعاثها على درجة الحرارة. (ب) يفقد المعدن بالتبريد طاقة أكبر من الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء. (ج) لا يتلقى المعدن أي طاقة من ضوء الشمس. (د) يفقد المعدن بالتبريد نفس مقدار الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء. وأخيرًا، (هـ) يمتص المعدن طاقة من الأشعة تحت الحمراء أكبر من الطاقة التي يفقدها بالتبريد.

بينما نفكر في أي من هذه الخيارات الخمسة للإجابة يصف بشكل صحيح ما يحدث، يمكننا أن نتذكر أن لدينا علبة معدنية معرضة لضوء الشمس المباشر في هذا السؤال. وقد أخبرنا السؤال أن العلبة تمتص بعض الأشعة تحت الحمراء التي تتلقاها. وخلال هذا التعرض؛ أي أثناء وجود العلبة تحت ضوء الشمس، تزداد درجة حرارة العلبة. أي إنها ترتفع. بمعلومية ذلك، نريد اختيار الإجابة التي تصف ما يحدث بشكل صحيح.

نبدأ بالخيار (أ)، ينص هذا الخيار على أن امتصاص الأشعة تحت الحمراء وانبعاثها لا يؤثران على درجة الحرارة. بالنظر إلى هذا الخيار، نعلم من السؤال أن درجة حرارة العلبة قد ارتفعت عندما امتصت أشعة تحت حمراء. فامتصاص الأشعة تحت الحمراء له تأثير ما على درجة حرارة الجسم، وكذلك انبعاث هذه الأشعة أيضًا. فعندما يبعث الجسم أشعة تحت حمراء، فإنه يفقد طاقة. ومن ثم، نتوقع أن تنخفض درجة حرارته. كل هذا يوضح لنا أن الخيار (أ) لن يكون اختيارنا.

يشير الخيار (ب) إلى أن المعدن يفقد بالتبريد طاقة أكبر من الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء. يوضح لنا هذا الخيار أنه بما أن العلبة المعدنية تبعث أشعة تحت حمراء، فإنها تفقد طاقة. ويخبرنا الخيار (ب) أن كمية الطاقة التي تفقدها العلبة خلال عملية التبريد هذه، أيًّا كان مقدارها، أكبر من كمية الطاقة التي تكتسبها بامتصاص أشعة الشمس. من الناحية الفيزيائية، يمكن أن يحدث شيء كهذا؛ أي أن تكون الطاقة الكلية التي يفقدها الجسم بالإشعاع أكبر من الطاقة التي يتلقاها الجسم بالامتصاص.

لكن في هذا السؤال، نحن نعرف أن هذا لا يحدث. والسبب في ذلك هو ارتفاع درجة حرارة العلبة المعدنية. فإذا كانت العلبة تفقد طاقة أكبر من تلك التي تكتسبها، فإننا نتوقع أن تسير درجة الحرارة في الاتجاه المعاكس؛ أي تنخفض. وبما أنها ترتفع، فهذا يجب أن يعني أن الطاقة المفقودة لا تتعدى الطاقة المكتسبة.

يخبرنا الخيار (ج) بأن المعدن لا يتلقى أي طاقة من ضوء الشمس. لكن مرة أخرى، إذا لم تتلق العلبة أي طاقة، فكيف ترتفع درجة حرارتها؟ إن هذا غير ممكن الحدوث إلا إذا كان الجسم يستقبل طاقة من مصدر غير مسمى. لكن من المنطقي أن نفترض أنه لا يوجد مثل هذا المصدر لأن السؤال لم يذكر شيئًا عنه. إذن، هذا يعني أن ارتفاع درجة حرارة العلبة المعدنية يرجع إلى الطاقة التي تحصل عليها من ضوء الشمس. وبالفعل، يؤكد السؤال ذلك عندما ينص على أن العلبة تمتص أشعة تحت حمراء. وبذلك، فهي تتلقى طاقة من ضوء الشمس. لذا، لن نختار الخيار (ج).

ينص الخيار (د) على أن المعدن يفقد بالتبريد نفس مقدار الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء. ينص هذا الخيار على أن العلبة المعدنية تتلقى طاقة من ضوء الشمس، وأنها تفقد نفس مقدار الطاقة بالتبريد. وإذا كان الأمر كذلك، فإننا نتوقع ألا تتغير درجة حرارة العلبة على الإطلاق؛ لأن التغير الكلي في طاقة العلبة يساوي صفرًا. بعبارة أخرى، مقدار الطاقة المكتسبة من ضوء الشمس يعادل مقدار الطاقة المفقودة نتيجة التبريد. هذا هو ما ينص عليه الخيار (د). ولكن إذا كان هذا صحيحًا، فإننا نتوقع أن تكون درجة حرارة العلبة ثابتة. أما ارتفاع درجة الحرارة، فدليل على أن العلبة قد اكتسبت طاقة أكبر من الطاقة التي فقدتها. إذن، فالخيار (د) ليس هو الوصف الصحيح أيضًا.

هذا يتركنا مع الخيار الأخير (هـ) الذي ينص على أن المعدن يمتص طاقة من الأشعة تحت الحمراء أكبر من الطاقة التي يفقدها بالتبريد. يوضح لنا هذا الخيار أن العلبة تتلقى طاقة من ضوء الشمس، لكنها تشع بعضًا من هذه الطاقة. ولكن في المجمل، تتلقى العلبة طاقة أكبر من الطاقة التي تبعثها. وهذا يتسق مع الملاحظة التي تخبرنا بأن درجة حرارة العلبة المعدنية ترتفع. وعندما يحدث ذلك، فإننا نتوقع أن الطاقة الممتصة أكبر من الطاقة المنبعثة. وهذا بالتأكيد هو ما يحدث. إذن، الوصف الصحيح لما يحدث في هذه الحالة هو أن المعدن يمتص طاقة من الأشعة تحت الحمراء أكبر من الطاقة التي يفقدها بالتبريد.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.