المادة : هي كل ماله كتلة وحجم (يشغل حيز من الفراغ(
تختلف المواد عن بعضها في بعض الصفات
مثل 1- اللون 2- الطعم 3- الرائحة 4 - الكثافة 5- الصلابة
6- درجة الانصهار 7- التوصيل الكهربي 8- درجة الغليان 9- التوصيل الحراري
أولا التميز:- (الون والطعم والرائحة )
1. يمكن استخدام اللون للتمييز بين كل من ( الحديد – الفضة – الذهب)
2. استخدام التذوق بين كل من (ملح الطعام – السكر – الدقيق)
3. استخدام الرائحة في التمييز بين (زيت الطعام – العطر – الخل)
ملحوظة
هناك مواد ليس لها لون ولا طعم ولا رائحة مثل( الماء – الأكسجين) فنفرق بينهما من حيث خصائص أخرى
ثانيا :- المادة والكثافة
الكثافة: هي كتلة وحدة الحجوم من المادة أو كتلة 1سم3 من المادة
الكتلـة (جم) الكثافة (جم/ سم3( الحجم (سم3)
تجربة : ( توضح اختلاف المواد في الكثافة(
الادوات قطعة من الشمع، مسمار حديد ، قطعة ثلج ، قطعة خشب ،
قطعة فلين ، قطرات من زيت الطعام
خطوات التجربة ضعهم في حوض به ماء
الملاحظة - المواد ذات الكثافة الأقل من الماء تطفو فوق سطح الماء في حين أن المواد ذات الكثافة الأكبر من الماء تغوص.
الاستنتاج - الكتل المتساوية من المواد المختلفة لها حجوم مختلفة كما أن الحجوم المتساوية من المواد المختلفة يكون لها كتل مختلفة يرجع ذلك ( لاختلاف المواد في الكثافة)
مسائل على الكثافة :-
مثال1 - في تجربة لتعين كثافة سائل عمليا سجلت النتائج الآتية كتلة الكأس الزجاجي فارغة = 75 جم, كتلة الكأس وبها السائل = 135 جم , حجم السائل في المخبار المدرج = 100 سم3 أحسب كثافة السائل
كتلة السائل = السائل وبه الكتلة – كتلة الكأس فارغة
كتلة السائل60 = 75- 135 = جم
الكتلة 60
كثافة السائل= ــــــــــــ = ـــــــــ = 0.6 جم/ سم3
الحجم 100
مثال2 : في تجربة عملية لإيجاد كثافة النحاس سجلت النتائج الآتية كتلة قطعة النحاس = 176 جم ، حجم قطعة النحاس باستخدام المخبار المدرج = 20سم3
الكتلة 176
كثافة مادة النحاس = ــــــــــــ = ـــــــــ 8.8 = جم/ سم3
الحجم 20
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مثال3 : في تجربة لتعيين كثافة قطعة من الفلين أخذت النتائج الآتية حجم الماء والغامر = 110 سم3 ، حجم الماء والغامر وقطعة الفلين = 190 سم3 ، كتلة قطعة الفلين = 20 جم أحسب كثافة قطعة الفلين؟
الإجابة: حجم قطعة الفلين = 190 – 110 = 80 سم3
الكتلة 20
كثافة الفلين = ــــــــــــ = ـــــــــ = 0.25 جم/سم3
الحجم 80
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــمثال4 أوجد كثافة النحاس باستخدام مكعب من النحاس طول ضلعة 4 سم وكتلتة 768 جم ؟
، حجم مكعب النحاس = ل × ل × ل = 4×4×4 = 64 سم 3
الكتلة 768
كثافة مادة النحاس = ــــــــــــ = ـــــــــ = 12 جم/ سم3
الحجم 64
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مثال5 أوجد كتلة متوازي مستطيلات من الرصاص طول ضلعة 15 سم ، وعرضة 8 سم وإرتفاعة 4 سم ، علما بأن كثافة الرصاص 10 جم / سم3
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
الدرس الثانى وخواصها
تجربة : توضح العلاقة بين المادة ودرجة الأنصهار
الأدوات ضع ثلجاً مجروش
وبجواره ترمومتر
وضعهما في حمام مائي.
ثم التسخين
خطوات التجربة عندما ببدء الثلج في الأنصهار قم بإبعاد الحمام المائي عن اللهب وسجل القراءة.
كرر العمل السابق مع استخدام شمع بدلا من الثلج وسجل قرائة الترمومتر
الملاحظة تختلف درجة انصهار الثلج عن الشمع فينصهر الثلج قبل الشمع
الاستنتاج : كل مادة لها درجة إنصهار مختلفة عن المواد الأخرى
درجة الأنصهار : هي درجة الحرارة التي عندها تتحول المادة من الحالة الصلبة على الحالة السائلة
الأنصهار: هو تحول المادة من الحالة الصلبة على الحالة السائلة
ملحوظة : بعض المواد درجة انصهارها منخفضة مثل الشمع والزبد والثلج والبعض الآخر درجه انصهاره مرتفعة مثل الحديد والألمونيوم . والنحاس وملح الطعام.
درجة الغليان: هي درجة الحرارة التي عندها تتحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية.
الغليان أو التصعيد : هي تحول المادة من حالة صلبة إلى حالة سائلة.
ملحوظة : يمكن التعرف على المادة وتمييزها أو فصلها عن مادة أخرى من خلال ( درجة الغليان) درجة الغليان تعتمد على الضغط وتزداد نقطة الغليان بزيادة الضغط
نقطة الغليان : هي الدرجة التي يكون عندها ضغط البخار للمادة مساويا للضغط الجوى
تطبيقات على درجة الأنصهار والغليان :-
علل : 1- يقوم الصناع بصهر المعادن والمواد الصلبة.
حتى يسهل تشكيلهاوخلطها لعمل السبائك مثل النيكل كروم ملف التسخين بالمكواة
2- تصنع أواني الطهي من الألمونيوم أو الصلب الذي لا يصدأ .
لارتفاع درجة انصهارها وأنها جيدة التوصيل للحرارة .
الصلابة
1) بعض المواد الصلبة تكون لينة في درجات الحرارة العادية مثل المطاط-
2) بعض المواد تحتاج إلى تسخين لكي تلين ويسهل تشكيلها مثل المعادن(حديد نحاس )
3) هناك مواد صلبة لا تلين بالحرارة مثل الفحم والكبريت ولا تقبل التشكيل
المواد جيدة التوصيل للكهرباء بعضها لا توصل التيار الكهربي
• مثل المعادن (النحاس والفضة )
وبعض أنواع المحاليل مثل
• محاليل الأحماض (حمض الكبريتيك )
• والقلويات ( هيروكسيد الصوديوم )
• والأملاح (ملح الطعام ) • مثل الغازات (الهيدروجين والأكسجين )
وبعض المحاليل مثل
• محلول السكر في الماء
• وكلوريد الهيدروجين في البنزين
• وبعض العناصر الصلبة مثل الكبريت والفسفور.
التوصيل الحراري :تختلف المواد في قدرتها على التوصيل الحراري
• فهناك مواد رديئة التوصيل للحرارة مثل الخشب والبلاستك .
• ومواد جيدة التوصيل للحرارة مثل الحديد والنحاس والألمونيوم .
تطبيقات صناعي:
1. تصنع أسلاك الكهرباء من النحاس أو الألمونيوم
لأنها من المواد جيدة التوصيل للكهرباء وقابلة للطرق والسحب والتشكيل
يختفي بريق بعض المعادن إذا تركت معرضة للهواء وتنقسم المعادن إلى :-
فلزات نشطة جدا فلزات اقل نشاط كيميائي فلزات ضعيفة النشاط الكيميائي
تتفاعل مع الأكسجين بمجرد تعرضها للهواء الرطب
البوتاسيوم ، الصوديوم تتفاعل مع الأكسجين بعد فترة
الحديد والألمونيوم والنحاس يصعب تفاعلها مع الأكسجين ويطلى بها المواد القابلة للصدأ الذهب والفضة والبلاتين
تطبيقات صناعية:
1. طلاء الكباري المعدنية وأعمدة الإنارة بين الحين والأخر
لحمايتها من الصدأ
1. غسل أواني الطهي المصنوعة من الألمونيوم بجسم خشن
لإزالة الطبقة المتكونة من أكسيد الألمونيوم
الدرس الثالث
أولا المادة : يمكن أن تتحول من حالة إلى حالة أخرى عن طريق فقد أو اكتساب طاقة
قانون بقاء المادة :المادة لا تفنى ولا تستحدث من العدم ولكن يمكن تحويلها من صورة إلى أخرى
التكثيف: هو تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة بفقد حرارة
التجمد : هو تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بفقد حرارة
مثال : دورة الماء في الطبيعة وتحولات المادة من صورة إلى أخرى ولكن هل تتغير المادة بتغير حالتها.
لمعرفة ذلك يجب أن نجرى النشاط التالي :
تجربة (1) : التغير الفيزيائي للمواد ؟
الأدوات الخطوات 1. أحضر قطعة شمع ثم عين كتلتها باستخدام الميزان
2. قم بتجزئة الشمعة ثم عين كتلتها مرة أخرى
3. ضع الشمع المجزئ في جفنة فوق لهب حتى ينصهر .. ثم عين كتلتها مرة أخرى.
الملاحظة كتلة الجفنة وبها الشمع الصلب = يساوى كتلة الجفنة وبها الشمع المجزئ = كتلة الجفنة وبها الشمع المصهور.
الاستنتاج كتلة المادة تظل ثابتة إذا ما تم تقسيمها أو تحولت من حالة إلى أخرى
الأمثلة ذوبان السكراو الملح في الماء – تجمد وغليان الماء – السحق والانصهار
تجربة (2): التغير الكيميائي وقانون بقاء المادة ؟
الأدوات الخطوات 1. عين كتلة من الشمعة والجير الصودى باستخدام الميزان .
2. أشعل الشمعة في أنبوبة زجاجية وضع عليها الجير الصودى .
3. أطفأ الشمعة وعين كتلتها والجير الصودى مرة أخرى
الملاحظة زيادة كتلة الجير الصودى وتقل كتلة الشمعة
تزداد كتلة الجير الصودى نتيجة امتصاصها غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء الناتج من الشمعة
الاستنتاج المادة لا تفنى ولا تستحدث من العدم
التفسير والزيادة في كتلة الجير الصودى أكبر من النقص في كتلة الشمعة . لأن الشمعة عبارة عن كربون وهيدروجين اتحدا بأكسجين الهواء لتكوين ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء
الأمثلة احتراق السكر – احتراق الشمع – التفاعل الكيميائي – صدأ الحديد
ثانيا الطاقة: هي القدرة على بذل شغل أو أحداث تغير
نتيجة تطور المجتمعات الإنسانية حدث تطور كبير في الحصول على مصادر الطاقة من الفحم إلى البترول . ثم بدائل مثل طاقة الرياح . طاقة المد والجزر . الطاقة الشمسية . طاقة مساقط المياه . الوقود الحيوي
الطاقة (الشغل ) = القوة × المسافة
وحدة قياس الطاقة : تقاس بوحدات مثل } الجول و السعر ) نيوتن ×متر) {
مثال :
1. تحويل الماء من الحالة السائلة إلى بخار بالتسخين
(حيث يلزم اكتساب كمية من الطاقة الحرارية تظهر في ارتفاع درجة الحرارة وتحوله إلى بخار .(
2. تحويل الماء السائل إلى ثلج بالتبريد
( حيث تختفي كمية من الطاقة في صورة انخفاض في درجة حرارته تدريجيا)
أمثلة صور الطاقة
1- ميكانيكية 2- كهربية 3- صوتية 4- مغناطيسية
5- شمسية 6- رياح 7- مد وجزر
أمثلة لبعض تحولات الطاقة
الجهاز أو الظاهرة الطاقة المستخدمة الطاقة الناتجة
المصباح الكهربي كهربية ضوئية
اشتعال البنزين كيميائية ضوئية
دلك الفلين بشدة حركية حرارية
البطارية كيميائية كهربية
البوصلة المغناطيسية كهربية مغناطيسية
سخان الزيتي بترول حرارية
خلايا لشمسية شمسية كهربية
مصباح زيتي بترول ضوئية
البناء الضوئي ضوئية كيميائية
تجربة (3) : لمعرفة بقاء الطاقة وتحولاتها
الأدوات الخطوات
كون دائرة كهربية مغلقةكما بالرسم .
الملاحظة وجود أكثر من صورة طاقة مثل (كهربية – حرارية –مغناطيسية – ضوئية)
الاستنتاج تحول الطاقة من صورة إلى أخرى مثل تحول الطاقة الكهربية إلى طاقة حرارية
قانون بقاء الطاقة
الطاقة لا تفنى ولا تستحدث ولكن يمكن تحويلها من صورة لأخرى
المادة والطاقة
1) ظل العلماء يعتقدون أن الطاقة والمادة شيئان مختلفان
2) أثبتت الأبحاث أن انبعاث الطاقة يصاحبه نقص في كتلة المادة
3) دور العلماء في دراسة التحولات بين المادة والطاقة
• في عام1905 أعلن العالم بلانك نظريته
نظرية بلانك : يمكن تحويل المادة إلى طاقة والعكس
العلاقة : الطاقة = الكتلة المتحولة (كجم) × مقدار ثابت
( أينشتين : ( أستنتج أن قيمة هذا المقدار = مربع سرعة الضوء = (3×10 8 م/ث)2
• أوضحت أبحاث العالم المصري الدكتور/ ”على مصطفى مشرفة“
} أن المادة والطاقة والإشعاع صور متعددة لشيء واحد.{
أمثلة محلولة
1- احسب الشغل المبذول على جسم تؤثر عليه قوة قدرها 20 نيوتن لتحركه مسافة قدرها 5متر ؟ الشغل = القوة × المسافة
= 20 × 5 = 100 جول
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ2- إذا كانت كتلة المادة قبل التحويل هي 1000 كجم وكتلتها بعد التحويل 999 كجم احسب كمية الطاقة المتحولة ؟
الطاقة = الكتلة المتحولة × مقدار ثابت
= (1000 – 999 ) × 9×10 16
= 9×10 16 جول
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
3- إذا كانت كتلة المادة قبل التحويل هي 100 كجم وكتلتها بعد التحويل 98 كجم احسب كمية الطاقة المتحولة ؟
الطاقة = الكتلة المتحولة × مقدار ثابت
= 2 × 9×10 16
= 18 ×10 16 جول