دانستنی های علوم سوم دبستان(تغيير حالت مواد تصعيد،انبساط،انرژي)
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 کند. دانستني هاي براي معلم انبساط گرمايي: به تجربه ثابت شده است كه بيش تر مواد بر اثر افزايش دما منبسط مي شوند. هر جسمي كه گرم شود در جهتي منبسط مي گردد كه فاصله مولكول ها و ذره هاي آن از يك ديگر افزايش مي يابد. وقتي يك ميله ي فولادي گرم مي شود نه تنها طول آن بلكه قطر ميله و در نتيجه حجم آن افزايش مي يابد. انبساط گرمايي، همه ابعاد جسم را به تناسب افزايش مي دهد. اگر يك ورقه ي فلزي مربع شكل كه داراي يك سوراخ است گرم شود، مساحت مربع و مساحت سوراخ داخل آن هر دو به يك نسبت افزايش مي يابد. در برخي موارد انبساط و انقباض گرمايي مي تواند مشكل آفرين باشد، مثلاً در نظر نگرفتن فاصله ي لازم براي انبساط گرمايي ريل هاي راه آهن،باعث كج شدن خطوط راه آهن و ايجاد اشكال در حركت قطارها در ريل مي شود. انرژي مولكول هاي جسم مايع و جامد در دماهاي پايين زياد نيست اما همين كه دما افزايش مي يابد دامنه ي ارتعاش مولكول ها زياد مي شود و انرژي آن ها به حدي مي رسد كه مولكول هاي مجاور را از جايشان حركت مي دهد،بدين ترتيب اين مولكول ها در مقايسه با مولكول هايي كه در فضايي با دماي پايين قرار گرفته اند جاي بيشتري را اشغال مي كنند، بنابراين همراه با افزايش دما معمولاً جسم انبساط پيدا مي كند. انبساط در اثر گرما براي سه حالت ماده، جامد، مايع و گاز وجود دارد. در دماسنج هاي جيوه اي و الكلي از پديده ي انبساط مايع در اثر گرما استفاده مي شود. استثناء در انبساط و انقباض آب: انبساط و انقباض بعضي مواد مثل آب به طور استثناء با ساير مواد متفاوت است. آب در دماهاي بالاتر از 4 درجه سانتي گراد در اثر افزايش دما،مانند مايعات ديگر منبسط مي شود اما بين صفر درجه و تا 4 درجه سانتي گراد برعكس عمل مي كند، با كم شدن دما به جاي منقبض شدن منبسط شده و حجم آن زياد مي شود، در نتيجه چگالي آن نسبت به آب كمتر شده و سبك مي شود و روي آب قرار مي گيرد. اگر اين استثناء نبود آب درياها و اقيانوس ها از كف يخ مي زد و براي جانوران دريايي مشكل آفرين مي شد. دماسنج: دما (ميزان گرمي و سردي) را اندازه مي گيرد. اساس ساختمان بعضي از دماسنج ها اين است كه جيوه يا الكل در اثر گرم شدن منبسط مي شود.هرچه دما بالاتر باشد مايع درون مخزن دماسنج بيش تر انبساط مي يابد و حجم مايعي كه وارد لوله ي باريك متصل به مخزن مي شود بيش تر خواهد شد. تراز بالاي مايع در لوله ي دماسنج ، دما را مشخص مي كند. بعضي دماسنج ها الكتريكي اند و عنصر گرم شوند ظريفي دارند كه با سيم هايي به عنصر اندازه گير متصل است. با تغيير دما جرياني كه از عنصر گرم شدني به عنصر اندازه گير مي رود تغيير مي كند. در صنعت از دماسنج الكتريكي زيادي استفاده مي شود . يكي از مزاياي مهم آن اين است كه عنصر اندازه گير را مي توان به خوبي از عنصر گرم شدني دور نگاه داشت. عنصر اندازه گير اغلب عدد دما را روي يك صفحه ي نمايشگر به صورت ارقام (ديجيتالي) نشان مي دهد. اولين دماسنج را گاليله در 1592 اختراع كرد كه «ترموسكوپ» يا «دمانما» ناميده مي شود. در اين دماسنج از انبساط آب براي اندازه گيري دما استفاده مي شد. دما: دما ميزان گرمي يا سردي هر چيز را مشخص مي كند و با گرما تفاوت دارد. گرما يك شكلي از انرژي است اما دما معيار مقايسه ي انرژي گرمايي است. دماي يك جرقه ي آتش از دماي يك فنجان چاي بيش تر است، اما چون جرم چاي داخل فنجان بيش تر است،گرماي بيش تري در خود دارد. براي سنجش دما از دماسنج استفاده مي كنند. دماسنج ها درجه بندي شده اند و اعداد ميزان گرمي يا سردي را مشخص مي كنند. درجه بندي سلسيوس (كه سانتي گراد ناميده مي شود) در اغلب كشورها رايج است. در اين درجه بندي فاصله عدد صفر (نقطه ي انجماد آب) تا 100 (نقطه ي جوش آب) را به صد درجه تقسيم كرده اند و هر كدام را يك درجه سلسيوس يا سانتي گراد مي خوانند. منبع: كتاب معلم (راهنماي تدريس) علوم تجربي سوم دبستان ، سازمان پژوهش و برنامه ريزي آموزشي وزارت آموزش و پرورش ، چاپ اول 138 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. دانستني هاي براي معلم انرژي كلمه ي انرژي را براي را براي اولين بار در سال 1807توماس يانگ دانشمند انگليسي به كار برد در واقع او او كلمه انرژي را از عبارتي يوناني به مفهوم چيزي كه در آن توانايي انجام كار وجود دارد گرفت يعني انرژي چيزي است كه موجب انجام كار مي شود انرژي با كار و حركت همراه است هر قدر ما كار بيش تري انجام دهيم براي انجام آن به انرژي بيش تري نياز است ما انرژي را به مصرف مي رسانيم و با آن كارهايمان را انجام مي دهيم هم چنين براي تغيير مواد مانند سوختن چوب ،شكستن چوب، ذوب فلزات و انجام هر نوع كاري به انرژي نياز است منبع همه ي انرژي ها خورشيد است انرژي به دو نوع و به چندين شكل وجود دارد .دو نوع انرژي پتانسيل ، از شكل هاي مختلف انرژي مي توان انرژي گرمايي،انرژي نوراني ، انرژي الكتريكي ، انرژي صوتي ،انرژي شيميايي و انرژي اتمي (هسته اي) را نام برد . گرما و نور انرژي تابشي اند ،ميكرويو ،پرتو ايكس ، امواج راديويي ،از انواع ديگر انرژي تابشي هستند انرژي شيميايي در خوردني ها و سوخت ها ذخيره شده است . انرژي جنبشي نوعي از انرژي است كه وابسته به حركت اجسام است و بستگي به جرم جسم و سرعت آن دارد . انرژي پتانسيل انرژي ذخيره شده در يك جسم است مثلا وقتي يك فنر را تحت كشش يا فشار قرار مي دهيد در هر دو حالت در آن انرژي ذخيره مي شود كه با رها شدن فنر اين انرژي آزاد مي شود وقتي سنگي را در يك ارتفاع قرار مي دهيد در آن انرژي ذخيره مي شود به طوري كه وقتي آن را رها مي كنيد اين انرژي آزاد مي شود انرژي ذخيره شده در فنر را انرژي تانسيل كشساني فنر مي گويند كه بستگي به تغيير طول فنر دارد انرژي ذخيره شده در سنگ را انرژي پتانسيل گرانشي مي گويند كه بستگي به وزن جسم و ارتفاع آن نسبت به سطح زمين دارد هنگامي كه توپي را رو به بالا پرتاب مي كنيد به ان انرژي جنبشي مي دهيد هر چه بالا تر رود حركت آن كندتر و انرژي جنبشي آن كم تر مي شود اما انرژي پتانسيل گرانشي آن زياد مي شود وقتي توپ به بالا ترين نقطه ي ممكن مي رسد تماما داراي انرژي پتانسيل است و انرژي جنبشي ندارد . انرژي گرمايي :گرما يك شكل انرژي است مي دانيم هر ماده از ذره هاي بسيار ريز (مولكول ،اتم ،يون ...) ساخته شده است كه دائماً در حال حركت و در نتيجه داراي انرژي جنبشي هستند با بالا رفتن دماي يك جسم ذره ها سريع تر حركت كرده و انرژي جنبشي آن ها زياد مي شود هنگامي كه دو جسم گرم و سرد را در كنار يك ديگر قرار دهيم مقداري انرژي گرمايي از جسمي كه گرم تر است به جسم سرد منتقل مي شود اين انرژي انتقال يافته را گرما مي نامند از انرژي گرمايي استفاده هاي مختلف مي شود از جمله براي به حركت در آوردن توربين ها در نيروگاه هاي برق و توليد برق استفاده مي شود. انرژي الكتريكي : انرژي الكتريكي مربوط به بارهاي الكتريكي است برقي كه در سيم ها جاري است الكترون هاي متحرك است اين الكترون هاي متحرك داراي انرژي الكتريكي هستند كه در وسايل مختلف الكتريكي به انرژي هاي ديگر ديگر تبديل مي شوند مثلا هنگام عبور از رشته هاي نازك درون لامپ گرما و نور توليد مي كند و هنگام عبور از موتورهاي الكتريكي انرژي حركتي توليد مي كند اين شكل از انرژي محيط را آلوده نمي كند و انتقال آن نسبت به ساير انرژي ها آسان تر و سريع تر است. انرژي نوراني :نور شكلي از انرژي است در باره ي ماهيت نور دو نظريه ي موجي و ذره اي وجود دارد در نظريه ي ذره اي گفته مي شود كه نور از ذره هايي به نام فوتون ساخته شده كه هر ذره داراي انرژي است در نظريه ي موجي گفته مي شود نور هم مانند صورت به صورت موج منتشر مي شود نور مي تواند از فضاهاي خالي (خلا) و از محيط هاي شفاف عبور كند انرژي شيميايي:به انرژي موجود در مواد غذايي كه در اثر سوخت و ساز و تغيير شيميايي در بدن آزاد مي شود و انرژي موجود در مواد سوختي (چوب،نفت، گازوييل و...) كه در اثر سوختن و تغيير شيميايي آزاد مي شود انرژي شيميايي مي گويند .