أشكال الطاقة وتحولاتها – انتقال الحرارة وسلاسل الطاقة

ماذا تعرض

تدعم محاكاة «أشكال الطاقة وتحولاتها» موضوع الطاقة، في درس انتقالات الطاقة والطاقة المهدرة. ينفّذ الطلاب بأنفسهم تجارب على انتقال الحرارة ويبنون سلاسل لانتقال الطاقة، فيرون بوضوح أن الطاقة تغيّر شكلها فقط ولا تضيع ببساطة.

طريقة الاستخدام

في شاشة «مقدمة» يسحب الطلاب قالب الحديد والطوبة وكأس الماء وكأس زيت الطهي إلى موقدين، ويحرّكون المقبض إلى الأعلى للتسخين أو إلى الأسفل للتبريد، ويضعون القوالب بعضها فوق بعض أو يسقطون قالبًا في كأس، ثم يضعون موازين الحرارة لقراءة درجة حرارة كل جسم. عند المستوى نفسه للموقد يسخن قالب الحديد أسرع بكثير من الماء لأن سعته الحرارية أصغر؛ وعندما يبلغ الماء 100 °C تبقى درجة حرارته ثابتة ويتحول إلى بخار. ويُظهر تفعيل «إظهار حزم الطاقة» الطاقة الحرارية وهي تنتقل من الموقد إلى الأجسام، ومن الأجسام الأسخن إلى الأبرد، ثم إلى الهواء. في شاشة «الأنظمة» يختار الطلاب مصدرًا (صنبورًا، أو الشمس مع الغيوم، أو غلاية تُسخَّن على موقد، أو راكب دراجة يحتاج إلى «إطعام»)، ومحوّلًا (مولّدًا أو لوحًا شمسيًا)، ومستهلكًا للطاقة (مصباحًا متوهجًا، أو مصباحًا فلوريًا، أو غلاية كهربائية، أو مروحة). يتغير لون حزم الطاقة بحسب شكل الطاقة: ميكانيكية وكهربائية وضوئية وكيميائية وحرارية؛ وتُهدر كل مرحلة جزءًا من الطاقة حرارةً، وتبيّن لوحة البيانات أن الطاقة الداخلة تساوي دائمًا مجموع الطاقة المفيدة والطاقة المهدرة.

المعاملات القابلة للتغيير

• الشاشة مقدمة (مواقد، أجسام، موازين حرارة), الأنظمة (سلسلة الطاقة)
• إظهار حزم الطاقة
• مصدر الطاقة (شاشة الأنظمة) صنبور, الشمس, غلاية تُسخَّن على موقد, راكب دراجة
• المحوّل (شاشة الأنظمة) مولّد, لوح شمسي
• مستهلك الطاقة (شاشة الأنظمة) مصباح متوهج, مصباح فلوري, غلاية كهربائية, مروحة كهربائية

أسئلة للاستكشاف

1. عندما يضيء راكب الدراجة المصباح، ما أشكال الطاقة التي تمر بها الطاقة؟
2. إذا وضعت قالب الحديد وكأس الماء على موقدين بالمستوى نفسه، فأيهما يسخن أسرع، ولماذا؟
3. لماذا يهدر المصباح المتوهج طاقة أكثر من المصباح الفلوري، وإلى أين تذهب الطاقة المهدرة؟