ما ستفهمه
- السطح الفاتح يعكس جزءًا أكبر من الضوء الذي يستقبله.
- السطح الداكن يمتص هذه الطاقة بشكل أكبر ويسخن أكثر.
- يتيح الألبيدو وصف قدرة السطح على عكس الضوء.
المشكلة العلمية
السؤال المدروس
هل يسخن سطحان متماثلان، أحدهما أبيض والآخر أسود، بنفس الطريقة تحت نفس الضوء؟
الفكرة الأولية
نتوقع أن السطح الأسود يسخن أكثر لأنه يمتص طاقة ضوئية أكثر من السطح الأبيض.
المعدات
المعدات اللازمة
- وعائين صغيرين متماثلين
- ورقة بيضاء وورقة سوداء
- مقياس حرارة واحد أو اثنين
- مصباح مكتبي أو مصدر ضوء مستقر
- شريط لاصق
- مسطرة أو علامة للحفاظ على نفس المسافة
نصائح عملية
- إذا كان لديك مقياس حرارة واحد فقط، قس بسرعة بالتبديل بين الوعائين.
- إذا استخدمت ضوء الشمس، انتبه للغيوم وتغيرات الضوء.
- من المثالي العمل في غرفة بدون تيار هوائي.
البروتوكول
تحضير الإعدادين
- غلف وعاء بورقة بيضاء.
- غلف الوعاء الآخر بورقة سوداء.
- ضع الوعائين جنبًا إلى جنب.
- ثبت مصدر الضوء على مسافة ثابتة، مثلاً 25 سم.
القياسات
- قِس درجة الحرارة الابتدائية: T0.
- شغل المصباح وابدأ الموقت.
- قِس درجة الحرارة عند فترات منتظمة: 2، 4، 6، 8، و10 دقائق.
- دوّن كل قيمة في الجدول.
لجعل التجربة أكثر موثوقية
- استخدم أوعية متطابقة حقًا.
- ضع موازين الحرارة في نفس المكان داخل كل وعاء.
- تجنب لمس الأسطح أثناء التجربة.
- لا تغير قوة المصباح أثناء القياسات.
جدول النتائج
دوّن درجات الحرارة التي لاحظتها، ثم يمكنك مقارنة تسخين كل سطح.
| الزمن | الأبيض — درجة الحرارة (°م) | الأسود — درجة الحرارة (°م) | الفارق الملحوظ | ملاحظات | |
|---|---|---|---|---|---|
| T0 | |||||
| 2 دقيقة | |||||
| 4 دقائق | |||||
| 6 دقائق | |||||
| 8 دقائق | |||||
| 10 دقائق |
أسئلة تحليلية
1. أي سطح سخن بشكل أسرع؟
2. بعد 10 دقائق، أي سطح كانت درجة حرارته أعلى؟
3. كيف يرتبط هذا الناتج بالألبيدو؟
4. اذكر مصدرًا محتملاً للخطأ في هذه التجربة.
مساعدة للتحقق من تفكيرك
- السطح الأسود يسخن عادةً أسرع وأكثر.
- السطح الأبيض يعكس ضوءًا أكثر ويمتص طاقة أقل.
- مصدر الخطأ قد يكون مسافة مختلفة للمصباح، مقياس حرارة موضوع بشكل خاطئ، أو ضوء غير مستقر.
التفسير
ما تظهره التجربة
السطح الداكن يمتص طاقة ضوئية أكثر من السطح الفاتح. لذلك يسخن أسرع وغالبًا يصل إلى درجة حرارة أعلى.
العلاقة بالألبيدو
السطح الفاتح له ألبيدو أعلى: يعكس الضوء أكثر. السطح الداكن له ألبيدو أقل: يمتص طاقة أكثر ويسخن أكثر.
الخاتمة
الاستنتاج العلمي
يبين هذا النشاط أن السطحين المعرضين لنفس الضوء لا يسخنان بالضرورة بنفس الطريقة. السطح الأسود يسخن أكثر من الأبيض لأنه يمتص طاقة ضوئية أكثر.
ما يجب تذكره
الألبيدو يؤثر مباشرة على تسخين السطح. عندما يكون الألبيدو منخفضًا، يكون امتصاص الطاقة أكبر وترتفع درجة الحرارة أكثر.