الحرارة الكامنة النوعية – قياس حرارة انصهار الماء وتبخره

ماذا تعرض

أثناء تغير الحالة تمتص المادة طاقة دون أن تتغير درجة حرارتها: فالطاقة تُستهلك في إبعاد الجسيمات بعضها عن بعض لا في زيادة سرعتها. وتسمى الطاقة اللازمة لكل كيلوغرام الحرارة الكامنة النوعية، فيكون Q = m·λ للانصهار وQ = m·L للتبخر. هنا يُسخَّن جليد يبدأ عند −10 °C بقدرة معلومة، فنحصل على منحنى تسخين فيه جزءان أفقيان عند 0 °C و100 °C. ويعطي توقيت كل جزء أفقي قيمتي λ وL. ولأن جزءًا من طاقة السخان يُفقد إلى الوسط المحيط تأتي النتائج المباشرة أكبر من اللازم، ويصحّحها الضرب في كفاءة انتقال الحرارة H.

طريقة الاستخدام

اضبط «قدرة السخان» و«كتلة الجليد» و«كفاءة انتقال الحرارة H»، ثم اضغط «تشغيل». تجري التجربة بسرعة مضاعفة، لكن الساعة تعرض الزمن الحقيقي للتجربة. لاحظ استواء المنحنى عند 0 °C و100 °C؛ يسجّل الجدول كل جزء أفقي تلقائيًا. ويمكن للطلاب أيضًا توقيت الجزء الأفقي بأنفسهم بالزرين «بدء التوقيت» و«إيقاف التوقيت». قارن القيم المقيسة مع القيم المعتمدة، أولًا عند H = 100% ثم عند كفاءة أقل.

المعاملات القابلة للتغيير

• قدرة السخان 200–2000 W
• كتلة الجليد 0.05–0.5 kg
• كفاءة انتقال الحرارة H 50–100 %
• تسريع الزمن 10–200 ×

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا تبقى درجة الحرارة عند 0 °C أثناء انصهار الجليد مع أن السخان يستمر في تزويده بالطاقة؟
2. كم مرة تقريبًا يطول الجزء الأفقي للغليان مقارنة بجزء الانصهار، ولماذا؟
3. هل يجعل الفقد الحراري قيمة λ المقيسة أكبر من القيمة الحقيقية أم أصغر، ولماذا؟