درس چهارم: گرما و مواد (1)

درس در يك نگاه:

دانش آموزان فعاليت هاي مختلفي در ارتباط با تغيير حالت مواد انجام مي دهند و ضمن مشاهده ي تغيير حالت ها ، با مفاهيم ذوب، انجماد و تبخير آشنا مي شوند.

آن چه دانش آموزان در مورد «جانوران» مي دانند:

سال اول: همه ي چيزها و همه جاها به يك اندازه گرم نيستند؛ گرماي زمين از خورشيد است؛ گرما در بسياري كارها به ما كمك مي كند. گرما سبب آب شدن يخ مي شود.

سال دوم: بيش تر چيزهايي كه در اطراف خود مي بينيم «ماده» نام دارد؛ ماده به سه حالت جامد،‌مايع و گاز وجود دارد؛ ماده جرم و حجم دارد.

هدف ها: انتظار مي رود در فرآيند آموزش اين درس هر دانش آموز به هدف هاي زير برسد:

مهارت ها ، دانستني ها

1- با مشاهده ي محيط اطراف مثال ها يي از تغيير حالت مواد ارائه كند.

2- با ارائه ي مثال هايي از محيط اطراف ، مفاهيم واژه هاي (ذوب) (انجماد) (تبخير) را شرح دهد.

3- با كاربرد ابزار مناسب وانجام آزمايش ، تغيير حالت هاي ماده را نشان دهد

4- آموخته هايش را در موارد مناسب به كاربرد وبتواند مشاهداتش را تفسير كند

5- حاصل مشاهدات خود را در فعاليت هاي عملي گزارش كند

نگرش ها

1- ابزار ومواد مورد نياز را تهيه كند .

2- نسبت به تغييرات محيط و مشاهده ي پديده هاي نو از خود كنجكاوي نشان دهد .

3- نكات ايمني وبهداشتي را رعايت كند.

دانستني هاي براي معلم

تغيير حالت مواد تصعيد

ذوب و انجماد : وقتي به ماده ي جامد گرما دهيم ، حركت ذرات آن زياد مي شود ، ربايش بين مولكول هاي كم مي شود تا جايي كه مي توانند آزادانه روي هم بلغزند و به صورت مايع در آيند در اين صورت مي گويند ماده ي جامد ذوب شده است  موادي كه نقطه ي ذوب پاييني دارند نيروي بين ذرات آن ها ضعيف است و به سادگي به مايع تبديل مي شوند ولي موادي مثل نقره كه نقطه ذوب بالايي دارند نيروي جاذبه بين ذرات آن ها بسيار زياد است  و براي شكستن اين نيروي جاذبه به گرماي زيادي احتياج است مثلا جيوه در دماي معمولي مايع است چون نيروي جاذبه بين ذرات آن بسيار كم است ودر دماي c 39- به جامد تبديل مي شود در مقابل تنگستن كه از آن در سا ختمان لامپ ها استفاده مي شود نقطه ي ذوبي برابر c 3380 دارد و به سادگي ذوب نمي شود بر عكس اگر مايعي را به اندازه ي كافي  سرد كنيم به جامد تبديل مي شود دمايي كه در آن ماده ي مايع به جامد تبديل مي شود نقطه ي انجماد مي گويند نقطه ي انجماد با نقطه ي ذوب يكسان است مثلا در مورد آب نقطه ي ذوب و انجماد دماي صفر درجه است نقطه ي ذوب وانجماد هر مايع مقدار معيني است اما بعضي مواد هنگام تبديل از حالت جامد به مايع كم كم نرم مي شوند مثل قير ،شيشه و كره كه وقتي گرم مي شوند ابتدا نرم مي شوند واز حالت جامد خارج مي گردند.

سپس در اثر گرم شدن بيش تر كم كم به طور كامل به حالت مايع در مي آيند اين گونه مواد نقطه ي ذوب معيني ندارند و اصطلاحا گفته مي شود كه اين مواد ذوب خميري دارند مثلا شيشه از دماي حدود 300 درجه سلسيوس به تدريج از حالت جامد خارج و نرم مي شود ،اگر آرا باز هم گرم كنيم سرانجام به طور كامل مايع وروان مي شود

تبخير و ميعان :

در يك ماده ي مايع انرژي تمام ذرات يكسان نيست،‌بعضي از ذرات اين ماده در اثر برخورد با يك ديگر تندتر حركت مي كنند و بعضي كندتر. ذراتي كه در سطح مايع اند و داراي انرژي زيادتر هستند مي توانند فرار كنند و به فضاي بالاي مايع بروند. اين ذرات به صورت گاز در مي آيند و به اين پديده فرآيند «تبخير» مي گويند. اگر به مايع گرما دهيم ذرات داخل مايع هم به اندازه ي كافي انرژي پيدا مي كنند تا بر نيروي جاذبه ي بين ذرات غلبه كنند. اين پديده را فرآيند «جوشش» مي گويند. دمايي كه مايع در آن دما شروع به جوشيدن مي كند «نقطه ي جوش» مي نامند. در اين دما هرچه به جسم گرما بدهيد فقط باعث مي شود تا ذرات مايع به بخار تبديل شوند و دماي مايع بالاتر نمي رود. مواد مختلف نقطه ي جوش مختلفي دارند، در فشار يك اتمسفر نقطه ي جوش آب C  ْ100 و نقطه ي جوش اتانُل C  ْ 78 است . وقتي فشار محيط تغيير كند نقطه ي جوش تغيير مي كند،‌مثلاً در ارتفاعات كه فشار هوا كمتر است نقطه ي جوش آب پايين مي آيد. اگر ذرات بخاري كه از سطح مايع فرار كرده اند انرژي خود را از دست بدهند دوباره مايع مي شوند،‌به اين پديده «ميعان» مي گويند.

تصعيد و چگالش: بعضي از اجسام مستقيماً از حالت جامد به گاز تبديل مي شوند مثل نفتالين به اين پديده «تصعيد» مي گويند. فرآيند عكس تصعيد، يعني تبديل گاز به جامد «چگالش» نام دارد كه ممكن است در مورد نفتالين اتفاق افتد