الهدف: أن تفسّر الطالبة الانصهار والتجمّد بوصفهما تغيرين فيزيائيين، وتستدل بالقراءات على ثبات الكتلة.
تنفيذ مقترح خلال ٧ دقائق
- دقيقة للتوقّع: ناقشي سؤال الكتلة دون كشف الإجابة.
- دقيقتان للملاحظة: سجّلي قراءة البداية، واضغطي «تسخين». أوقفي التجربة أثناء الانصهار، ثم قارني الحرارة ونسبة السائل.
- دقيقتان للتفسير: انتقلي إلى «الجزيئات»، ثم واصلي التسخين وسجّلي قراءة الماء. اسألي: ما الذي تغيّر؟ وما الدليل على بقاء المادة نفسها؟
- دقيقة لعكس التغيّر: اضغطي «تبريد» ولاحظي ظهور الثلج من جديد.
- دقيقة للتقويم: استخدمي سؤالًا من «فكّري بعمق» واطلبي إجابة بصيغة: ادّعاء + دليل + تفسير.
الفكرة العلمية
الجزيئات في الثلج تهتز حول مواضع محددة. وفي الماء السائل تتحرك وتنزلق بعضها حول بعض. لا يتغيّر نوع الجزيئات خلال الانصهار والتجمّد؛ لذا لا تتكوّن مادة جديدة. جزيئات الماء في الثلج تنتظم في بناء أكثر تباعدًا من الماء السائل، ولذلك يتمدد الماء عند التجمّد.
حدود النموذج
النموذج مثالي لماء نقي عند ضغط جوي واحد، من −١٠ إلى ٣٠ °س، مع إهمال التبخر والتبريد الفائق وكتلة الوعاء. لا تمثل الرسوم هندسة الجزيئات الحقيقية. المحور الأفقي للمنحنى طاقة مضافة نسبةً إلى بداية التجربة، وليس زمنًا. سرعة العرض تغيّر وتيرة العرض فقط، دون تغيير العلاقة بين الطاقة والحرارة.
حسابات النموذج التقريبية: كتلة ٠٫١ كغ، حرارة نوعية للثلج ٢٫٠٩ وللماء ٤٫١٨ كيلوجول/(كغ·°س)، وحرارة انصهار ٣٣٤ كيلوجول/كغ.
استخدام الأدوات
يوقف شريط المراحل التشغيل عند تحريكه. «إعادة» يعيد العينة فقط ويحفظ السجل. «مسح السجل» يحذف القراءات. يمكن طباعة السجل. يعمل الملف دون اتصال بالإنترنت بعد تنزيله.