الدرس الأول: تغيرات حالة المادة

أنظر وأتساءل

إذا انصهرت جميع كميات الجليد الموجودة في العالم فإن مستوى الماء في البحار والمحيطات سيرتفع بمقدار 65 م تقريباً. فما الذي يحدث للجليد في أثناء انصهاره؟

يتحول الجليد من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

أستكشف

أكون فرضية

إذا سخنت مكعبات الجليد فإنها تنصهر. ما الذي يحدث لدرجة حرارة كوب يحتوي على مكعبات الجليد والماء في أثناء انصهار الجليد؟ أكتب فرضية على النحو التالي: "إذا تم تدفئة الكوب الذي يحتوي على الجليد والماء فإن درجة حرارة الماء الناتج من انصهار الجليد سوف ...".

تبقى كما هي.

أختبر فرضيتي

2. أسجل كتلة الكوب مع محتوياته. هل ستختلف كتلة الكوب بعد التسخين؟

بقیت كتلة الكوب ثابتة.

استخلص النتائج

6. استعمل البيانات لرسم العلاقة بيـن الـزمـن ودرجة الحرارة عند انصهار الجليد.

7. أفسر البيانات. أصف كلاً من درجة الحرارة وكتلة الكوب.

درجة الحرارة وكتلة الماء تبقيان ثابتتين في اثناء انصهار الثلج.

8. أتواصل. هل تدعم الملاحظات فرضيتي؟ أكتب تقريرا أصف فيه ما إذا كانت فرضيتي صحيحة أم لا.

نعم وذلك لأن درجة الحرارة وكتلة الماء تبقيان ثابتتين في اثناء انصهار الثلج.

أستكشف أكثر

كيف تتغير درجة حرارة الماء عندما يتجمد وأكتب فرضية، ثم أصمم تجربة لاختبارها، وأنفذ التجربة، ثم أكتب تقريراً يتضمن النائج.

هل تتغير درجة حرارة الماء عندما يتجمد؟ نضع بعض الماء في الفريزر ونسجل درجة حرارته كل 3 دقائق نلاحظ انخفاض درجة حرارة الماء حتى درجة معينة يظل ثابت يتحول فيها الماء إلى ثلج صلب وتظل درجة الحرارة ثابتة حتى يتحول كل الماء إلى ثلج.

أقرأ الشكل

هل يكتسب الغاز الحرارة عندما يتكثف؟ إرشاد. أنظر إلى حركة الجزيئات.

لا، يفقد الغاز حرارة ليتكثف وتقل حركة الدقائق المكونة له.

اقرأ الشكل

أيهما يمتص حرارة أكثر صهر العينة أم غليانها؟

غليان العينة.

إرشاد. أقارن بين طول الخطي في حالتي الانصهار والغليان.

الخط الافقي يمثل الغليان أطول كثيراً من الخط الافقي الذي يمثل الانصهار.

نشاط

1. أتوقع. ما يحدث لحجم البالون المملوء بهواء دافي عند تبريده؟ وأسجل توقعي.

حجم البالون يقل عند التبريد.

3. أغمر البالون في ماء مثلج عدة دقائق وأقيس محيطه بالخيط مرة أخرى، ثم أسجل ملاحظاتي.

يقل محيط البالون عند وضعه في الماء المثلج.

4. أستنتج. كيف تفسر حركة الجزيئات ما لاحظته في التجربة؟ أكتب أفكاري.

عندما تنخفض درجة حرارة الهواء تتقارب الجزيئات من بعضها وتقل حركتها ويقل حجمها.

حقيقة أم رأي. يتكون الجليد في مجمد الثلاجة، لذلك يفضل شراء ثلاجة لا تكون جليداً أي جزء من العبارة حقيقة وأيها رأي؟

• الحقيقة: يتكون الجليد في مجمد الثلاجة.
• الرأي: يفضل شراء ثلاجة لا تكون ثلجاً.

التفكير الناقد. كيف يمكن أن تختفي مكعبات الجليد دون أن تترك بقعة ماء؟

عندما تتحول إلى الحالة الغازية.

حقيقة أم رأي. يعتقد صديقي أن الثلج يجعل المشروبات الغازية باردة لكن طعمها غير لذيذ. أي أجزاء هذه الفقرة حقيقة وأيها رأي؟

• الحقيقة: الجليد يجعل المشروبات الغازية باردة.
• الراي: طعمها غير لذيذ.

التفكير الناقد. يشعر بعض الناس بالحيوية عند أخذ حمام بخار. لماذا نحس بحرارة البخار عندما يتكثف على أجسامنا؟

لأنه عند تحول بخار الماء إلى ماء سائل يفقد طاقة حرارية يكتسبها الجسم.

حقيقة أم رأي. هل تؤيد أن التمدد والانكماش يؤديان فقط إلى حدوث مشكلات؟ فسر إجابتك.

• الرأي: التمدد والانكماش لا يسببان فقط حدوث مشكلات.
• الحقيقة: يمكن استخدام التمدد كمؤشر على درجة الحرارة.

التفكير الناقد. ما الذي يحدث لو لم تكن هناك فراغات بين أجزاء رصيف المشاة؟

لكانت عند ارتفاع درجات الحرارة تتمدد أجزاء الرصيف ولعدم وجود فراغات يؤدي ذلك إلى تكسر الرصيف، أما في فصل الشتاء عند انخفاض درجة الحرارة تنكمش أجزاء الرصيف فتتسع الفراغات بين الأجزاء.

أفكر وأتحدث وأكتب.

1. المفردات. تسمى الدرجة التي تنصهر عندها المادة درجة الانصهار.

2. حقيقة أم رأي. هل يعد وضع قارورة ماء مملوءة في المجمد سلوكاً خاطئاً؟ ادعم رأيك بالحقائق العلمية.

• حقيقة: يتمدد الماء عند التجمد ويكسر الوعاء الذي يوجد فيه.
• رأي: وضع عبوة ماء مملوءة تمام بالماء في المجمد سلوكاً خاطئاً.

3. التفكير الناقد. لماذا لا يؤدي رفع درجة الحرارة الفرن إلى جعل الماء المغلي يطبخ الطعام أسرع؟

لأنه تبقي درجة حرارة الماء ثابتة عند الغليان إضافة المزيد من الحرارة الي الماء تجعله يغلي أسرع دون أن ترفع درجة حرارته حيث تستغل هذه الطاقة في تبخر الماء.

4. أختار الإجابة الصحيحة. ما الحالة التي تكون لها أعلى طاقة؟

أ- صلبة.

ب- سائلة.

ج- غازية.

د- منصهرة.

5. أختار الإجابة الصحيحة. ما الذي يحدث عند ارتفاع درجة حرارة حسم ما؟

أ- تمدد.

ب- انكماش.

ج- تكثف.

د- تجمد.

6. السؤال الأساسي. كيف تتغير حالة المادة عند اكتسابها أو فقدانها للحرارة؟

يمكن أن تتغير حالة المادة عندما تكتسب طاقة فتتحول المادة الصلبة إلى سائلة (انصهار) وتتحول المادة السائلة إلى غازية (تبخر) وبعض المواد يمكن أن تتحول من صلبة إلى غازية مباشرة عند اكتسابها للطاقة (تسامي) وكذلك يُمكن أن تتحول حالة المادة عند فقدانها للطاقة فتتحول المادة الغازية إلى سائلة (تكثف) وتتحول المادة السائلة إلى صلبة (تجمد).

العلوم والرياضيات

الغليان

عند درجة الغليان يتطلب تحويل 1 جرام من الماء السائل 7 إلى بخار 2260 (جول) من الحرارة. كم (جولاً) يلزم لتحويل 5.5 جم من الماء؟

1 جم يتطلب 2260 جول من الحرارة

5.5 جم يتطلب ؟ جول من الحرارة:

عدد الجولات اللازمة لتحويل 5.5 لماء = 5,5 × 2260 = 12430 جول من الحرارة.

العلوم والكتابة

كتابة وصفية

أتخيل أنني أعيش في منطقة متجمدة. أصف العيش في هذه المنطقة، وكيف تختلف عن المناطق الأخرى. وأتذكر أن الماء المتجمد أقل كثافة من الماء السائل.

أعيش في شمال أوربا حيث يكون الجو بارد جداً والمنطقة متجمدة. ألاحظ تكون طبقة من الجليد على سطح المسطحات المائية القريبة مني لكن يظل الماء تحت الجليد دافئ وتعيش فيه الأسماك حيث تحمي طبقة الجليد المياه من درجة الحرارة الباردة، مع ارتفاع درجة الحرارة الاحظ انصهار الجليد.