آموزش علوم تجربی هفتم فصل 3 متوسطه ی اول

shimi-1-f1

 

 

 

آنچه در اطراف ما وجود دارد را ماده مي ناميم. هوا، چوب، سنگ، مدادي كه با آن مي نويسيد و حتي غذا و آبي كه مي خوريد ماده هستند.
علمي كه به مواد و تغييرات آنها مي پردازد را علم شيمي يا علم مواد مي نامند.
در ارتباط با ماده و ساختار آن از زمانهاي گذشته تا كنون دانشمندان زيادي تحقيق و بررسي كرده اند كه از آن جملها مي توان دموكريت و دالتون را نام برد.


نظريه دموكريت:

shimi-1-f1-p1


دموكريت متفاوت بودن شكل اتمها را بر اساس مشاهده خواص ظاهري آنها حدس زد،

مثلاً با چشيدن مواد ترش و تند كه باعث سوزش لب و زبان مي شدند تصور مي كرد كه اتمهاي اين مواد لبه هاي تيز و برنده(لوزي شكل) دارند و با مشاهده قطره هاي آب آنها را كروي فرض كرد.


نظريه جان دالتون:

shimi-1-f1-p2


سوال: آيا نتايج نظريه دالتون امروزه مورد قبولند.


براي پاسخ به اين سؤال يك بار برخي از نتايج نظريه دالتون را از نظر مي گذرانيم:
– دالتون عقيده داشت كه اتمهاي يك عنصر كاملاً شبيه هم هستند اما امروزه مشخص شده كه ممكن است اينطور نباشد مثلاً دو نوع كلر، سه نوع هيدروژن، سه نوع اكسيژن و … وجود دارد كه از نظر جر م و برخي خواص ديگر با هم فرق دارند اين عناصر را اصطلاحاً (ايزوتوپ) مي گويند.
– دالتون مي گفت كه اتمهاي يك عنصر را نمي توان شكست و به اتمهاي ديگر تبديل كرد اما امروزه اتمي مانند اورانيوم را در مراكز هسته اي مي شكنند و به اتمهاي باريم و كريپتون تبديل مي كنند.
– دالتون معتقد بود كه اتمها را نمي توان بوجود آورد اما امروزه برخي اتمها از جمله تكنسيم را در آزمايشگاه مي سازند و يا در همجوشي هسته اي از 4 اتم هيدروژن يك اتم هليم پديد مي آورند.
– دالتون اتم را گوي توپر و ساچمه مانند تصور مي كرد اما امروزه عقيده براين است كه داخل اتم فضاي خالي وجود دارد و الكترونها در اين فضا حركت مي كنند


اندازه اتم و مولكول

از اتصال دو يا چند اتم مولكول بوجود مي آيد. اتم و مولكول بسيار كوچكند براي آنكه تصور روشني از اندازه آنها داشته باشيد به مثال زير توجه كنيد.

گفته مي شود اگر يك قطره آب به بزرگي زمين فرض شود مولكول هاي آن به بزرگي توپ بسكتبال خواهند بود.


فعاليت:

يك قطره عطررا با احتياط درون يك بادكنك بچكانيد.
سپس بادكنك را درون ليوان تميزي قرار داده بادكنك را باد كنيد و در آن را محكم ببنديد پس از چند لحظه بادكنك را از درون ليوان خارج كرده ، بي درنگ ليوان را بو كنيد، ليوان بوي عطر خواهد داد يعني مولكول هاي عطر آنقدر كوچكند كه از ديواره بادكنك عبور كرده اند.

pc02

 

 


ويژگي هاي ماده
1- همه مواد از ذرات ريزي به نام اتم ساخته شده اند . عليرغم تصورات دموكريت و دالتون كه اتم را تجزيه ناپذير مي دانستند، اتم از ذرات كوچكتر الكترون، پروتون و نوترون تشكيل شده است .
2- بين ذرات تشكيل دهنده ماده فضايي خالي وجود دارد . مقدار فضاي خالي در مواد مختلف متفاوت است.

حالت هاي ماده

فاصله بين ذرات(مولكول ها)

جامد

كم

مايع

متوسط

گاز

زياد

– در گازها فضاي خالي بين مولكولها زياد است. هنگامي كه با تلمبه به درون يك توپ پر از هوا، هواي بيشتري وارد مي كنيد فاصله بين مولكول ها كمتر مي شود به همين علت مي گوييم گازها تراكم پذيرند.

 

– بين مولكول هاي مايعات هم فضاي خالي وجود دارد اما فضاي خالي بين مولكول ها نسبت به گازها كمتر است. هنگامي كه نمك را به آرامي درون يك ليوان پر از آب مي ريزيم حجم آب ليوان تغيير چنداني نمي كند يعني نمك در فضاي خالي بين مولكول هاي آب قرار مي گيرد.

 


سؤال : اگر 20 سي سي الكل را با 20 سي سي آب مخلوط كنيم حجم مخلوط حاصل چقدر خواهد شد؟ چرا؟

– در بين مولكول هاي جامدات فضاي خالي از دو حالت ديگر كمتر است. گفته مي شود هنگامي كه يك قاشق برنجي را آب نقره مي دهند مقداري از نقره در فضاي خالي بين مولكول هاي برنج نفوذ ميكند.


 بطور كلي :

1_pc00

يعني:

 


3- مولكول ها دائما در حال حركتند.
جنبش و حركت مولكول ها ي ماده نيز همانند فاصله بين آنها در حالت هاي مختلف ماده با هم متفاوت است و با آن نسبت مستقيم داد يعني هر چه فاصله بين مولكول ها بيشتر باشد جنبش مولكول ها بيشتر است البته در اين مورد استثنا هم وجود دارد.

حالت هاي ماده

حركت و جنبش مولكول ها

جامد

كم

مايع

متوسط

گاز

خيلي زياد

هنگامي كه در يك شيشه عطر را باز مي كنيد و يا پيازي را مي بريد بوي عطر و پياز در زمان كوتاه احساس مي شود. هنگامي كه قطره اي جوهر در آب رها مي كنيد جوهر در آب پخش مي شود حبه قند هم به همين طريق در آب ناپديد مي شود. همه اين موارد حكايت از جنبش و حركت مولكول ها دارند البته گرما حركت مولكول ها را افزايش مي دهد.

p1

 

 

 

 

tagheri halat ab
بطور كلي:

 

 

 

 

 

 

 

جنبش و حركت مولكولها را بصورت زير مي توان دسته بندي كرد.

 

N-2-1

 

1_pc03

 

 

 

 

اتم ها نیز از ذره های متفاوت و کوچک تری به نام الکترون، پروتون و نوترون ساخته شده اند. تعداد الکترون ها، پروتون ها
و نوترون ها در اتم های مختلف یکسان نیست

carbon diokcid

 

 

 

 

 

 

 

 

جامد شکل مشخص و حجم معینی دارد. مایع به شکل ظرف درمی آید و حجم معینی دارد. در حالی که گاز به شکل ظرف درمی آید و حجم معینی ندارد. حال اگر در سه ظرف به مقدار مساوی از سه مادهٔ جامد، مایع و گاز وارد کنیم، خواهیم دید که مواد جامد و مایع در ته ظرف باقی می مانند، ولی مادهٔ گازی شکل در سراسر ظرف پخش می شود و همهٔ حجم ظرف را اشغال می کند.

pc01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فعاليت:

دو سرنگ مشابه انتخاب كرده يكي را تا نيمه از آب و ديگري را به همان اندازه از هوا پر كنيد سپس دهانه هر دو سرنگ را با انگشت محكم بگيريد و پيستون را به داخل فشار دهيد . چه تفاوتي مشاهده مي كنيد؟ دليل اين تفاوت چيست؟

sorang

 

 

 

 

اثر گرما بر حجم مواد


گرما حجم مواد را تغيير مي دهد. اين پديده را قانون انبساط و انقباض چنين بيان مي كند.

تقريبا همه مواد دراثر گرما بزرگتر ودر اثرسرما كوچكتر مي شوند به اين واقيعت اصل يا قانون انقباض وانبساط مي گويند.

وقتي جسمي در اثر گرما جاي بيشتري اشتغال مي كند و بزرگتر مي شود گوييم منبسط شده است و هنگامي كه جسم در اثر سرما فضاي كمتري اشغال مي كند و كوچكتر مي شود مي گوييم منقبض شده است.
اگر بادكنكي را به دهانه يك بطري شيشه اي خالي ببنيدم و بطري را درون ظرف آب داغ بگذاريم بادكنك باد مي شود علت اين پديده انبساط هواي درون بادكنك بر اثر گرماست اگر بطري را درون مخلوط آب و يخ بگذاريم بادكنك دوباره چروكيده مي شود.

enbesat gaz

 

 

 

 

 

 

ظرف پر از آب را هم اگر حرارت دهيم سرريز مي شود.sar rez

 


البته ميزان تغيير حجم مواد(انبساط و انقباض ) يكسان نيست بلكه به نوع ماده بستگي دارد.

 

بطور كلي

1_pc00

 

يعني

حالت هاي ماده

ميزان انبساط

جامد

كم

مايع

متوسط

گاز

زياد

 

ناگفته نماند كه در بين مواد جامد ميزان انبساط فلزات از نافلزات بيشتر و ميزان انبساط فلزات هم يكسان نيست.

 

1_pc01

 

 

 

 

 

 

 

 


داستان انبساطي:

 هفته آخر شهريور ماه بود مهدي و خانواده اش عازم سفر زيارتي مشهد مقدس شدند بعد از اذان صبح و اقامه نماز به راه افتادند چند كيلومتري كه از شهر بيرون رفتند جهت صرف صبحانه توقف كردند چاي و لوازم صبحانه را آماده كردند هواي صبحگاهي اندكي سرد بود همين كه مادر چاي را درون ليواني هاي شيشه اي ريخت يكي از ليوانها ترك برداشت مهدي با تعجب علت را پرسيد پدرش كه دبير علوم بود پاسخ داد چاي داغ سبب انبساط ناگهاني ديواره دروني ليوان شده و چون ديواره بيروني مانع از اين انبساط مي شود ممكن است ليوان ترك بردارد.
پس از صرف صبحانه به راه افتادند شور و شوق فراواني وجود بچه ها را فراگرفته بود.
هنگام ظهر جهت اقامه نماز، صرف نهار و استراحت در منطقه خوش آب و هوايي در جاده هراز توقف كردند. پس از نماز و نهار بچه ها مشغول بازي شدند توپ آنها رفته رفته كم بادتر مي شد. مهدي تصور مي كرد توپشان پنچر شده اما پدر گفت چون هواي اينجا سرد است هواي درون توپ منقبض مي شود لذا كم بادتر به نظر مي رسد.
هنگام گشت و گذار ناگهان فاصله بين قطعات رآه آهني كه از آن منطقه مي گذشت توجه مهدي را به خود جلب كرد مهدي مي پنداشت كه ريلها شكسته اند اما پدرش گفت اين فاصله ها براي جلوگيري از شكستن يا كج شدن ريلها هنگام انبساط آنهاست.
هنگامي كه به مشهد رسيدند بعد از زيارت حرم مطهر حضرت رضا(ع) جهت خريد به بازار رفتند مهدي كه قرار است به كلاس اول راهنمايي برود براي درس علوم يك دماسنج خريد در زمانهاي مختلف حركت مايع رنگين دماسنج را زير نظر گرفت اما نمي دانست چگونه مايع رنگين در دماسنج بالا و پايين مي رود.
پدرش توضيع داد: درون لوله شيشه اي و نازك دماسنج اندكي مايع رنگين(جيوه يا الكل) وجود دارد هنگامي كه دماسنج در جاي گرم قرار مي گيرد مايع رنگين منبسط مي شود و ناچار در لوله بالا ميرود و هنگامي كه در جاي سرد قرار گيرد مايع رنگين منقبض شده پايين مي آيد. چون هنگام بازشدن مدارس نزديك بود خانواده مهدي پس از سه روز اقامت در مشهد به شهر خود مراجعت كردند.


پديده هايي كه مهدي با آنها روبرو شد وپديده هاي بي شمار ديگري وجود دارند كه با اصل انبساط و انقباض قابل توضيح هستند از جمله:
– از خودنويس پر از جوهر در روزهاي گرم جوهر تراوش ميكند.
– سيمهاي برق را بين تيرها كمي شل مي بندند.
– گاهي در هواي گرم لاستيك اتومبيل ها مي تركند.


سعي كنيد با استفاده از قانون انبساط و انقباض براي هر يك از موارد بالا توضيحي بيابيد.


مقايسه دماسنج پزشكي با دماسنج معمولي

پزشكي

معمولي

محدوده دما بين 35 تا 42

محدوده دما از زير صفر تا 100

پايين دماسنج داراي خميدگي

صاف

مثلثي شكل با لوله شيشه اي بسيار نازك(دقت اندازه گيري زياد)

معمولاً گرد (دقت اندازه گيري كمتر)

 

 

سؤال : چرا در دماسنج از الكل و جيوه استفاده مي شود؟
در دماسنجها سه نوع مقياس وجود دارد.

 

 

pc02

 

 

1_pc031_pc04

 

 

 

 

 

تبديل مقياس ها به يكديگر:

1_pc05


– تبديل سلسيوس به فارنهايت:

 سلسيوس را در 8/1 ضرب كرده با 32 جمع مي كنيم.

 

– تبديل فارنهايت به سلسيوس:1_pc06

 فارنهايت را به 8/1 تقسيم و 32 را از آن كم مي كنيم.

 

– تبديل سلسيوس به كلوين:

pc07

 سلسيوس را با 273 جمع مي كنيم.

 

– تبديل كلوين به سلسيوس:

pc08

 از كليوين 273 كم مي كنيم.

 


– تبديل فارنهايت به كلوين:

1_pc09

 

 مي توان ابتدا فارنهايت را به سلسيوس تبديل كرد سپس آن را با 273 جمع كرد و يا

 


توضيح انبساط و انقباض با نظريه مولكولي:
هنگامي كه ماده اي گرم مي شود جنبش و حركت مولكول هاي آن افزايش مي يابد در نتيجه برخورد مولكولها به يكديگر بيشتر و فاصله بين مولكول ها زيادتر مي شود. زياد شدن فاصله مولكول ها از يكديگر به اقزايش حجم ماده(انبساط) منجر مي شود.
عكس اين مطلب هم درست است يعني وقتي ماده اي سرد مي شود جنبش مولكول ها كاهش و برخورد آنها كم مي شود در نتيجه مولكول ها به هم نزديكتر و جسم كوچكتر (منقبض) مي شود.

golule

 

 

 


انبساط غير عادي آب:
برخي مواد بخصوص آب از قانون انبساط و انقباض تبعيت نمي كنند به همين علت گفته مي شود آب انبصاط غير عادي دارد و به خاطر همين انبساط غير عادي آب است كه ديواره حوض و يا لوله هاي آب در زمستان مي تركند اگر آب را سرد كنيم مانند همه مواد منقبض مي شود تا دماي آن به 4 درجه برسد يعني آب 4 درجه كمترين حجم و بيشترين چگالي را دارد. اگر آب 4 درجه را سردتر كنيم منبسط مي شود تا يخ بزند. علت اين انبساط غير عادي پيوند بين مولكول ها ي آب است اين نوع پيوند را كه در سالهاي آينده با آن آشنا خواهيد شد پيوند هيدروژني مي گويند.

 

 

بدنيست بدانيد گرچه اين انبساط غير عادي گاهي سبب خسارت مي شود اما بسيار سودمند است و حيات آبزيان را تضمين مي كند. شما در اين مورد تحقيق كنيد كه چگونه چنين چيزي ممكن است؟


انجام دهيد
يك بطري شيشه اي را از آب پر كنيد و در آن را نبنديد سپس بطري را درون حوله يا پارچه اي پيچيده داخل جايخي يخچال بگذاريد تا آب درون آن يخ بزند اكنون بطري را از درون جايخي خارج كرده با احتياط آن را مشاهده كنيد آنچه اتفاق افتاده است را تفسير كنيد.


دما پا:

اين وسيله كه وظيفه تنظيم دما در وسايل برقي را بعهده دارد بر اساس قانون انبساط و انقباض كار ميكند. اساس كار دماپا تفاوت در ميزان انبساط دو فلز است. دماپا(ترموستات) معمولاً از دو تيغه هم اندازه از دو فلز غيرهمجنس (غالباً آهن و مس) ساخته مي شود كه محكم به هم پرچ شده اند.
از آنجا كه ميزان انبساط فلز مس بر اثر گرما از آهن بيشتر است ، هنگامي كه دماي وسيله برقي از حد معمول بيشتر شود ورقه مسي بيشتر منبسط شده بطرف آهن خم مي شود و جريان برق را قطع مي كند.
از دماپا در سماور، اتو، جارو، آبگرمكن، منقل و … برقي استفاده مي شود از اين وسيله در زنگ اعلام حريق هم استفاده مي شود بدين طريق كه گرماي ناشي از آتش سوزي سبب انبساط بيشتر و خميده شدن ورقه مسي و در نتيجه وصل جريان برق و به صدا در آمدن زنگ خطر مي شود.

zang

 

 

 

 

 

 

02-q

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *