حل أسئلة مختبر الفيزياء

التبريد بالتبخير:

ستختلف البيانات اعتماداً على ظروف درجة الحرارة والرطوبة.

التحليل:

1. فسر النتائج. هل أظهر مقياس الحرارة في أثناء محاولاتك ارتفاعاً في درجة الحرارة أم انخفاضاً؟ ولماذا؟

تنخفض درجة الحرارة؛ فالتبخر يعد عملية تبريد.

2. احسب ΔT لكل من السوائل، وذلك بإيجاد الفرق بين درجة الحرارة النهائية ودرجة الحرارة الابتدائية للسوائل.(T₂-T₁).

عينة إجابات: الكحول الميثيلي 12.0C، الكحول الإيثيلي 7.8C، الكحول الإيزوبروبيلي 5.7C.

3. استخدم الصيغ الكيميائية للميثانول (CH₃OH)، والإيثانول (C₂H₅OH)، وكحول الأيزوبروبيل (C₃H₇OH) لتحديد الكتلة المولية لكل من المحاليل التي تم اختبارها، ستحتاج إلى الرجوع للجدول الدوري لحساب الكتلة المولية.

الكحول الميثيلي 32g/mol، الكحول الإيثيلي 46g/mol، الكحول الإيزوبروبيلي 60g/mol.

4. استنتج. ماذا تستنتج من قيمة ΔT في كل محاولة بالنسبة لمعدل التبخر للأنواع المختلفة من الكحول؟

كلما زادت قيمة ΔT زاد معدل التبخر.

5. التفكير الناقد لماذا وضِع الورق على مقياس الحرارة بدلاً من استخدام مقياس الحرارة وحده؟

لأن الورق يمتص الكحول ويبقيه قريباً من مقياس الحرارة على العكس من الزجاج. كما تحتفظ الورقة بالكحول فترة زمنية أطول تكون كافية للحصول على القراءات الضرورية.

الاستنتاج والتطبيق:

1. استخدم معدلات التبخر للكحول التي درستها، كيف يمكن أن تحدد أي أنواع الكحول قوة تماسكه أكبر؟

لأن الكحول الأيزوبروبيلي هو الأبطأ في التبخر، فستكون قوى تماسكه هي الأكبر.

2. أي أنواع الكحول قوة تماسكه أقل؟

الكحول الميثيلي هو الأسرع في التبخر، لذا فقوى تماسكه هي الأضعف.

3. ما العلاقة العامة التي وجدتها بين التغير في درجة الحرارة (ΔT) والكتلة المولية للكحول؟

كلما ازدادت الكتلة المولية للكحول ازدادت قوى التماسك وتناقص معدل التبخر.

4. كوّن فرضية. هل يؤدي تشغيل مروحة في المختبر إلى تغيير درجة حرارة الغرفة؟ وهل يغير قيمة ΔT التي راقبتها؟ وضح ذلك.

ستعمل المروحة على زيادة معدل التبخر، ويزيد معدل التغير في درجة الحرارة (ΔT).

التوسع في البحث:

توقع مقدار ΔT لكحول 1- بيوتانول الذي صيغته الكيميائية C₄H₉OH بالنسبة إلى قيم ΔT لأنواع الكحول التي اختبرتها.

إن ΔT لل 1- بيوتانول (كتلته المولية 74g/mol ) ستكون أقل من التغيرات الملاحظة للكحول قيد الاختبار.

الفيزياء في الحياة:

بدأت دائرة الأرصاد الجوية الوطنية في استخدام دليل برودة الرياح عام 2001 م، وكانت خرائط الطقس القديمة تعتمد على البيانات المستخلصة من تجارب تجمد الماء التي أجريت في منطقة القطب الجنوبي سنة 1940م، وضح كيف ترتبط برودة الرياح مع التبريد بالتبخر؟ ولماذا تعد هذه الظاهرة مهمة في الطقس البارد؟ وما التعديل الذي أضافته الخرائط الحديثة إلى الخرائط القديمة؟

تزيد برودة الرياح معدل تبخر الرطوبة من الجلد، يأخذ دليل برودة الرياح بعين الاعتبار تأثيرات زيادة التبريد التبخري والحملي، ويمكن خلال الطقس البارد أن تزيد الرياح كثيراً من خطر الإصابات المرتبطة بالبرد، ومنها تجمد الأطراف.