الفصل 8 في الكتاب الرسمي: الطاقة الضوئيّة
في نهاية هذا الدرس أكون قادرًا على:
- أبيّن أنّ الضوء ينقل طاقة
- أتعرّف على تحويلات الطاقة الضوئيّة: حراريّة، كهربائيّة، كيميائيّة
- أفسّر دور الخليّة الكهرضوئيّة
- أحسب طاقة بالعلاقة E = P × t
أستكشف ثمّ أستنتج
الوضعية
أنجز التلاميذ ثلاث تجارب تحت أشعّة الشمس:
- (1) قارورتان مملوءتان ماءً، إحداهما مطليّة بالأسود: بعد ساعة ارتفعت حرارة الأولى من 20 °C إلى 38 °C والثانية إلى 29 °C.
- (2) خليّة كهرضوئيّة موصولة بمحرّك صغير: يدور المحرّك تحت الشمس ويتوقّف عند حجب الضوء.
- (3) نبتة غُطّيت إحدى ورقاتها بورق معتم لمدّة يومين: اختبار الماء اليودي لم يُظهر نشاء في الجزء المغطّى.
ألاحظ
- ما الطاقة التي اكتسبها الماء في التجربة (1)؟
الجواب
طاقة حراريّة: الضوء الممتصّ تحوّل إلى حرارة، والأسود يمتصّ أكثر.
- ما التحويل في التجربة (2)؟
الجواب
الطاقة الضوئيّة ← طاقة كهربائيّة في الخليّة، ثمّ ← طاقة حركيّة في المحرّك.
- ماذا تُبيّن التجربة (3)؟
الجواب
دون ضوء لا تصنع الورقة النشاء: الطاقة الضوئيّة ضروريّة للتركيب الضوئي فتُخزَّن في شكل طاقة كيميائيّة.
أستنتج
الضوء ينقل طاقة تسمّى الطاقة الضوئيّة، ينتشر في الفراغ وفي الأوساط الشفّافة بسرعة كبيرة جدًّا (حوالي 300 000 km/s في الفراغ). عندما يُمتصّ الضوء تتحوّل طاقته إلى شكل آخر:
- طاقة حراريّة: تسخين الأجسام، خاصّة الداكنة منها.
- طاقة كهربائيّة: في الخليّة الكهرضوئيّة (اللوح الشمسي).
- طاقة كيميائيّة: في التركيب الضوئي عند النباتات الخضراء، وفي التفاعلات الكيميائيّة الضوئيّة (اسوداد كلورور الفضّة، بهتان ألوان الأقمشة).
1. سلسلة تحويل الطاقة
| الجهاز أو الظاهرة | الطاقة المستقبلة | الطاقة الناتجة |
|---|---|---|
| الخليّة الكهرضوئيّة | ضوئيّة | كهربائيّة |
| ماء في إناء أسود تحت الشمس | ضوئيّة | حراريّة |
| ورقة نبتة خضراء | ضوئيّة | كيميائيّة (مواد عضويّة) |
| كلورور الفضّة في الضوء | ضوئيّة | كيميائيّة (تفاعل: يسودّ) |
| المصباح الكهربائي (العكس) | كهربائيّة | ضوئيّة وحراريّة |
2. الضوء ينتشر بسرعة كبيرة
يقطع ضوء الشمس حوالي 150 000 000 km قبل أن يصل إلى الأرض. المدّة: t = d ÷ v = 150 000 000 ÷ 300 000 = 500 s، أي حوالي 8 دقائق و20 ثانية. فالضوء الذي نراه الآن غادر الشمس منذ أكثر من ثماني دقائق.
3. قياس الطاقة
تُقاس الطاقة بالجول (J) أو بالكيلواط ساعة (kWh). إذا أعطى جهاز استطاعة P خلال مدّة t فإنّ الطاقة E = P × t. مثال: لوح كهرضوئي استطاعته 200 W يشتغل 5 h يُنتج E = 200 × 5 = 1000 Wh = 1 kWh.
سلامة: لا تنظر أبدًا إلى الشمس مباشرة ولا عبر عدسة أو منظار: الطاقة الضوئيّة المركّزة تُتلف شبكيّة العين.
أحلّل وثيقة
حاول الإجابة قبل قراءة التحليل.
لوح كهرضوئي على سطح منزل استطاعته 250 W، يشتغل بهذه الاستطاعة ما يعادل 6 h في اليوم.
الحلّ خطوة بخطوة
- E = P × t.
- E = 250 W × 6 h = 1500 Wh.
- 1500 Wh = 1,5 kWh.
✓ يُنتج اللوح حوالي 1,5 kWh في اليوم.
قارورة سوداء: من 20 °C إلى 38 °C. قارورة شفّافة: من 20 °C إلى 29 °C، في نفس المدّة ونفس الإضاءة.
الحلّ خطوة بخطوة
- ارتفاع حرارة الأولى 38 − 20 = 18 °C.
- ارتفاع حرارة الثانية 29 − 20 = 9 °C.
- الأولى سخنت ضعف الثانية: امتصّت ضوءًا أكثر.
✓ الأجسام الداكنة تمتصّ الطاقة الضوئيّة أكثر وتحوّلها إلى طاقة حراريّة.
انتبه! أخطاء شائعة
ما يجب أن أحفظه
- الضوء ينقل طاقة: الطاقة الضوئيّة.
- تتحوّل إلى طاقة حراريّة أو كهربائيّة أو كيميائيّة.
- الخليّة الكهرضوئيّة: ضوئيّة ← كهربائيّة.
- التركيب الضوئي: ضوئيّة ← كيميائيّة.
- E = P × t، و 1 kWh = 1000 Wh.
📚 مصطلحات الدرس
مصطلحان من هذا الدرس في القاموس المدرسي: التعريف ومقابله بالفرنسية، ومثال.
اختبر نفسك
4 أسئلة · إصلاح فوري1. الخليّة الكهرضوئيّة تحوّل الطاقة الضوئيّة إلى طاقة:
2. في التركيب الضوئي تتحوّل الطاقة الضوئيّة إلى طاقة:
3. لوح 100 W يشتغل 4 h، الطاقة:
4. أيّ قارورة تسخن أكثر تحت الشمس؟
سلسلة تمارين الدرس
كلّ التمارين ←6 تمارين من ثلاثة مستويات، بأسئلة جديدة في كلّ محاولة.
- صحيح أم خطأ؟لم يُنجز
- أكمل بالكلمة المناسبةلم يُنجز
- أختار الإجابة الصحيحةلم يُنجز
- أصنّفلم يُنجز
- وضعية مشكل 1لم يُنجز
- وضعية مشكل 2لم يُنجز
تدرّب على: مفهوم الطاقة الضوئيّة
صحيح أم خطأ، أكمل، اختر، صنّف، ووضعيات: إصلاح فوري مع التعليل.
فهمت الدرس؟ جرّب بنفسك
6 تمارين · التصحيح فورًا · أعداد جديدة في كلّ محاولة
ابدأ التمارين