نسخة الفيديو النصية
عرضت زجاجة تحتوي على ماء لضوء شمس ثابت الشدة فامتصت الأشعة تحت الحمراء. أثناء تعرض الزجاجة لضوء الشمس، ظلت درجة حرارة الماء ثابتة. أي عبارة من العبارات الآتية صواب؟ (أ) لا يكتسب الماء أي طاقة من ضوء الشمس. (ب) لا يؤثر امتصاص الأشعة تحت الحمراء وانبعاثها على درجة الحرارة. (ج) يمتص الماء طاقة من الأشعة تحت الحمراء أكبر من الطاقة التي يفقدها بالتبريد. (د) يفقد الماء بالتبريد نفس كمية الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء. (هـ) يفقد الماء بالتبريد كمية أكبر من الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء.
حسنًا، لدينا هنا زجاجة ماء تمتص الأشعة تحت الحمراء من الشمس. وفي الوقت نفسه، علمنا من معطيات السؤال أن درجة حرارة الماء في الزجاجة تظل ثابتة. نريد أن نحدد أي من خيارات الإجابة المعطاة لنا يفسر كيف يمكن للماء أن يمتص الإشعاع وفي الوقت نفسه تظل درجة حرارته ثابتة.
ينص خيار الإجابة الأول على أن الماء لا يكتسب أي طاقة من ضوء الشمس. ونحن نعلم أن هذا غير صحيح. فعلى سبيل المثال، عندما نقف تحت أشعة الشمس في أي وقت، نشعر بدفء ضوء الشمس. وذلك لأن ضوء الشمس ينقل الطاقة إلى أي شيء يمتصه.
ينص الخيار (ب) على أن امتصاص الأشعة تحت الحمراء وانبعاثها لا يؤثر على درجة الحرارة. لكننا نعلم أن هذا ليس صحيحًا أيضًا. على سبيل المثال، إذا وضعنا مكعب ثلج في ضوء الشمس، فإن الأشعة تحت الحمراء الموجودة في الضوء الذي يمتصه المكعب تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المكعب وذوبانه.
ينص الخيار (ج) على أن الماء الموجود في الزجاجة يمتص طاقة من الأشعة تحت الحمراء أكبر من الطاقة التي يفقدها بالتبريد. وهذه الطاقة التي يفقدها الماء بالتبريد تكون نتيجة لانبعاث الأشعة تحت الحمراء منه. هذا يعني أن الماء يمتص الأشعة تحت الحمراء، ثم يبعث جزءًا منها. لكن، إذا امتص الماء طاقة من الأشعة تحت الحمراء أكبر من الطاقة التي يفقدها، فإن هذا يعني أن درجة حرارته سترتفع. وبما أن درجة حرارة الماء تظل ثابتة، نستنتج أن هذا ليس ما يحدث.
على عكس الخيار (ج)، ينص الخيار (د) على أن الماء يفقد بالتبريد نفس كمية الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء. بعبارة أخرى، تكون كمية الطاقة المنقولة إلى الماء مساوية لكمية الطاقة المنبعثة منه. وعندما تتساوى هاتان الكميتان، نتوقع أن تظل درجة حرارة الماء ثابتة. يبدو أن الخيار (د) سيكون هو خيار الإجابة الصحيح. لكن للتأكد فقط، دعونا نلق نظرة على الخيار الأخير.
ينص الخيار (هـ) على أن الماء يفقد بالتبريد كمية أكبر من الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء. لكن إذا كان هذا ما يحدث، فإن درجة حرارة الماء ستنخفض. وستكون كمية الطاقة المنبعثة من الماء أكبر من كمية الطاقة التي يمتصها.
بهذا نتأكد أن الخيار (د) هو الخيار الصحيح. يفقد الماء بالتبريد نفس كمية الطاقة التي يمتصها من الأشعة تحت الحمراء.
