نشاط عملي يوّضح كيفية احتجاز “الحرارة” داخل صندوق

2011 تجارب علمية بيئتنا

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الحرارة علوم الأرض والجيولوجيا

الأهداف

1.استكشاف فكرة البيوت الزجاجية، وكيف تقوم طبقة من المواد برفع درجة الحرارة.

2. الفهم بطريقة أفضل كيفية عمل الغلاف الجوي للأرض.

 

الأدوات التي تحتاجها

1- صندوق أحذية

2- طلاء أسود وفرشاة ألوان

 

3- أربعة موازين حرارة

4- شريط لاصق

5–  12 سدادة فلين أو سدادات مطاطية

 

6- ألواح من البلاستيك أو الزجاج تتسع داخل صندوق الأحذية

7- دفتر وقلم حبر

 

خطوات العمل

1- ادهن الوجه الداخلي لصندوق الأحذية باللون الأسود واتركه حتى يجف.

2- الصق أحد موازين الحرارة على أحد أطراف قعر القاعدة الداخلية للصندوق.

3- ضع أربع سدادات داخل الصندوق في زواياه الأربع، ثم ضع لوحاً واحداً من الزجاج فوق السدادات.

4- الصق ميزان الحرارة الثاني على لوح الزجاج في بقعة مختلفة عن المكان الذي ألصقت عليه ميزان الحرارة الأول، ضع أربع سدادات أخرى على هذا اللوح – سدادة واحدة في كل زاوية، وضع لوحاً زجاجياً آخر فوق السدادات.

5- كرر الخطوة رقم (4) باستخدام ميزان الحرارة الثالث واللوح الزجاجي الثالث.

6- الصق ميزان الحرارة الرابع على سطح اللوح الزجاجي الرابع ثم ضع الصندوق تحت أشعة الشمس، وسجل درجات الحرارة المبينة على كل واحد من موازين الحرارة خلال ساعة واحدة وذلك ضمن فترات زمنية منتظمة، مثلاً كل 5 أو 10 دقائق. كيف تتغير درجات الحرارة؟.

 

تستطيع أن تبرهن أيضاً كيف أن مستويات ثاني أكسيد الكربون تؤثر في الكرة الأرضية من خلال القيام بتجربة أخرى.

أحضـر قارورتين بلاستيكيتين متماثلتين، املأ إحدى القارورتين إلى منتصفها بماء من الصنبور، واملأ الأخرى بماء مشبع بثاني أكسيد الكربون (فوّار).

 

إذا لم يتوافر لديك ماء مشبع بثاني أكسيد الكربون تستطيع أن تضيف قرصاً فواراً (من الأقراص الفوّارة التي تحتوي على مواد قلوية تستعمل كدواء عند عسر الهضم) إلى ماء الصنبور.

قِسْ درجة حرارة كلتا القارورتين، ومن ثم ضعهما خارجاً تحت أشعة الشمس واتركهما لمدة 15 دقيقة وقم بقياس درجات الحرارة مرة أخرى. أيّ القارورتين أكثر سخونة؟ هل كانت هي القارورة ذاتها التي توقعتها؟

 

تحليل النشاط

يجب أن تكون درجات الحرارة تحت الألواح الزجاجية أعلى من درجة الحرارة في الهواء الطلق لأن الزجاج يبطئ من عملية تسرب الحرارة من الصندوق.

يعود سبب هذا الأثر في الغلاف الجوي للأرض إلى غازات الدفيئة، ولولا وجود هذه الغازات لكانت الأرض شديدة البرودة بما يجعلها تعجز عن توفير الحياة، ولكن إذا ازدادت طبقة غازات الدفيئة فإن الحرارة لا تستطيع التسرب وتصبح الأرض بذلك شديدة الحرارة بشكل يتعذر فيه دعم أسباب الحياة.

يوجد تقريباً 30 نوعاً من غازات الدفيئة، ولكن 40 في المئة من «الاحتباس الحراري» (ارتفاع درجة حرارة الكرة الأرضية) يُعزى إلى غاز واحد فقط: ثاني أكسيد الكربون. تنبعث كميات كبية من هذا الغاز عندما يتم حرق الوقود الأحفوري، مثل النفط والغاز والفحم.

 

إن كميات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي قليلة جداً لكنها ترتفع بسـرعة كبيرة، ومنذ سنة 1850 ارتفعت نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى أكثر من 50 في المئة.

يؤدي ازدياد كمية ثاني أكسيد الكربون إلى احتباس المزيد من الحرارة، وبالتالي ترتفع درجات الحرارة في جميع أنحاء العالم. ويعتقد العلماء أن متوسط درجة الحرارة على الأرض سيرتفع بمعدل 2.7 درجة فهرنهايت (1.5 درجة مئوية) خلال السنوات الخمسين المقبلة.

 

تأخذ النباتات ثاني أكسيد الكربون وتطرح الأكسجين. إن أهم المناطق التي تساعد على تخفيض كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هي تلك المناطق التي تتوافر فيها أعداد كبيرة من الأشجار، كالغابات المطيرة، التي تؤدي دوراً مهماً في العديد من النظم البيئية.

وذلك من خلال الاحتفاظ بالماء ومن ثم تحريره ببطء فوق مناطق تمتد لمئات الأميال، لكن نصف الغابات المطيرة في العالم قد أُتلفت وما زالت إلى الآن تتعرض للاقتطاع.

ولعل أحد الأسباب وراء هذه الحقيقة هو تزايد عدد سكان العالم لأن البشر بحاجة إلى أماكن جديدة للعيش فيها، كما تتعرض الغابات المطيرة للإتلاف من أجل إنشاء أراض زراعية جديدة لرعي المواشي، فضلاً عن استخدام بعض أخشاب الغابات المطيرة في تصنيع المنتجات الخشبية.

 

يحاول الناس في بعض المناطق إيقاف هذا التخريب الذي ينال من الغابات المطيرة، فهناك العديد من الأماكن التي تدير مشاريع لغرس الأشجار. 

حيث يترتب على تجار الخشب التعويض بزرع عدد أكبر من الأشجار التي قاموا بقطعها، لكن المشكلة تكمن في أن هذه الأشجار تحتاج إلى عقود من الزمن كي تنم من جديد، بينما نلاحظ آثار تدميرها في بضعة أعوام فقط.

وتتم إزالة تربة أرض الغابة المطرية لبناء مساكن جديدة أو لرعي الحيوانات، وذلك عن طريق حرق الأراضي (إلى اليمين). تتحول المعادن المختزنة في النباتات إلى رماد وتتلف أنظمة جذورها، الأمر الذي يساعد المطر على جرف التربة السطحية.

 

إن المناطق التي تم تنظيفها بهذه الطريقة، والتي كانت فيما مضى غنية بالحياة، لن تستطيع توفير الحياة بعد الآن، لذلك يقوم الكثيرون بشن حملات لوقف المزيد من تخريب الغابات المطيرة. 

ولكن إلى أن تتفق الدولة على المستوى الدولي على ضرورة وقف إتلاف الغابات المطيرة فإن هذه الأجزاء الأساسية من النظام البيئي للأرض يستمر تعرضها للتدمير.

 

ما العمل إذا لم تتمكن السدادات من حمل وزن الألواح الزجاجية بثبات؟

إذا كان البيت الزجاجي الذي صنعته غير مستقر نوعاً ما، استخدم شريطاً لاصقاً من الوجهين في أعلى وأسفل كل سدادة لتثبيتها بإحكام على ألواح الزجاج.

 

تعليمات مفيدة

تأكد من أن كل ميزان حرارة معرض للمقدار نفسه من ضوء الشمس. وكي تكون نتائج التجربة مرئية، ضع مكعباً من الثلج بجانب كل ميزان حرارة وراقــــــــــب أي المكعبات ينصهر أسرع من غيره.

ارسم مخططاً بيانياً أو خريطة تبين فيها الاختلاف في درجات الحرارة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]