تغيرات حاله الماده
الدرس الأول
تغيرات حالة المادة
أنظر وأتساءل
إذا انصهرت جميع كميات الجليد الموجودة في العالم فإن مستوى الماء في البحار والمحيطات سيرتفع بمقدار ٦٥ م تقريبًا. فما الذي يحدث للجليد في أثناء انصهاره؟
أستكشف
نشاط استقصائي
ماذا يحدث عندما ينصهر الجليد؟
أكون فرضية
إذا سخنت مكعبات الجليد فإنها تنصهر. ماذا يحدث لدرجة حرارة كوب يحتوي على مكعبات الجليد والماء في أثناء انصهار الجليد؟ أكتب فرضية على النحو الآتي:
"إذا تم تسخين الكوب الذي يحتوي على الجليد والماء فإن درجة حرارة الماء الناتج عن انصهار الجليد سوف ............"
أختبر فرضيتي
الخطوات
- أقيس. أملأ الكوب إلى نصفه بالماء البارد، ثم أضيف إليه أربعة مكعبات من الجليد.
- أسجل كتلة الكوب مع محتواه. هل ستختلف كتلة الكوب بعد التسخين؟
- ألاحظ. أحرك الماء والجليد بلطف مدة ١٥ ثانية، وأسجل درجة حرارة محتويات الكوب، ثم أضعه تحت مصدر حراري كضوء الشمس أو ضوء المصباح.
- أسجل خمس قراءات كل ٥ دقائق حتى ينصهر الجليد كله.
- أسجل كتلة كوب الماء مرة أخرى.
أستخلص النتائج
- أستعمل البيانات لرسم العلاقة بين الزمن ودرجة الحرارة عند انصهار الجليد.
- أفسر البيانات. أصف كلًا من درجة الحرارة وكتلة الكوب.
- أتواصل. هل تدعم الملاحظات فرضيتي؟ أكتب تقريرًا أصف فيه ما إذا كانت فرضيتي صحيحة أم لا.
أستكشف أكثر
كيف تتغير درجة حرارة الماء عندما يتجمد؟ أكتب فرضية، ثم أصمم تجربة لاختبارها، وأنفذ التجربة، ثم أكتب تقريرًا يتضمن النتائج.
أحتاج إلى
كوب ورقي أو بلاستيكي
ماء بارد
مكعبات جليد
ميزان
ساعة إيقاف
مقياس حرارة
مصدر حراري "مصباح كهربائي أو أشعة الشمس"
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
كيف تتغير حالة المادة عند اكتسابها أو فقدانها للطاقة؟
المفردات
التغير الفيزيائي
درجة التجمد
التسامي
التمدد الحراري
الانكماش الحراري
درجة الانصهار
درجة الغليان
مهارة القراءة
حقيقة أم رأي
حقيقة | رأي
كيف تتغير حالة المادة؟
ما التغير الذي أحدثه عندما أمزق قطعة من الورق؟ هل يؤدي ذلك إلى تغير نوع المادة؟ لا، بل يؤدي ذلك إلى تغير شكل الورقة دون تغير نوع مادتها أو العناصر الداخلة في تركيبها. ويسمى مثل هذا التغير الذي ينتج عن تغير شكل الجسم دون تغير نوع المادة المكونة له التغير الفيزيائي.
أتذكر أن هناك ثلاث حالات للمادة، هي: الصلبة، والسائلة، والغازية. وتعد حالة المادة من الصفات الفيزيائية للمادة. إذا وضعت قطعة ثلج على الطاولة فسوف تنصهر، وتتحول إلى الحالة السائلة، وإذا تركتها فترة أطول فسوف تختفي؛ لأن الماء سيتحول إلى بخار.
إن التغيرات التي طرأت على قطعة الثلج في الحالتين تغيرات فيزيائية. ما الذي سبب هذه التغيرات؟ تكون جزيئات المادة في حالة حركة مستمرة. ففي الحالة الصلبة تتحرك جزيئات المادة حركة اهتزازية في مكانها، وتتحرك جزيئات المادة في الحالة السائلة على نحو أسرع، مقارنة بالحالة الصلبة، وتكون حركة الجزيئات في الحالة الغازية هي الأسرع مقارنة بالحالتين السائلة والصلبة. وتتأثر حركة الجزيئات في المادة بدرجة حرارتها. وتحدث التغيرات عندما تكتسب المادة الحرارة أو تفقدها.
التغيرات في حالة المادة
صلب
سائل
غاز
تجمد
انصهار
تكثف
تبخر
تسامي
درجة الحرارة
زيادة
نقصان
عند امتصاص الحرارة تزداد سرعة حركة جزيئات المادة، وتصبح أقل انتظامًا.
أقرأ الشكل
هل يكتسب الغاز حرارة عندما يتكثف؟
إرشاد: انظر إلى حركة الجزيئات.
الحرارة وحركة الجزيئات
تعد الحرارة شكلًا من أشكال الطاقة التي تنتقل بين الأجسام المتباينة في درجات حرارتها. عندما تكتسب المادة الصلبة الحرارة تبدأ جزيئاتها في التحرك أسرع، وتبدأ بعد ذلك في الانصهار والتحول إلى الحالة السائلة. وعند اكتسابها المزيد من الحرارة تبدأ في الغليان والتحول إلى الحالة الغازية عن طريق التبخر.
ماذا يحدث للمادة عندما تفقد الحرارة؟ تقل سرعة حركة الجسيمات، وتبدأ في التجمع. فالمادة في الحالة الغازية تبدأ في التكثف والتحول إلى الحالة السائلة، والمادة في الحالة السائلة تبدأ في التجمد والتحول إلى الحالة الصلبة.
يمكن لبعض المواد الصلبة أن تتحول مباشرة إلى الحالة الغازية دون أن تمر بالحالة السائلة. وتسمى هذه الظاهرة التسامي. ومن الأمثلة عليها تسامي الثلج الجاف عند درجة حرارة الغرفة. والماء أيضًا يتسامى، ومن ذلك تسامي مكعبات الجليد أو الطعام المتجمد؛ حيث يتكثف الغاز المتصاعد منهما على جدران المجمد "الفريزر" البارد ليكون الجليد.
صور
يزداد التبخر عند درجة الغليان.
الثلج الجاف المصنوع من ثاني أكسيد الكربون الأكسجيني (CO₂) يتسامى عند درجة حرارة الغرفة.
الماء في حالته السائلة أكبر كثافة مما في الحالة الصلبة.
متى تتغير حالة المادة؟
يبدأ التغير في حالة المادة عند درجات حرارة معينة، فمثلًا تسمى درجة الحرارة التي تبدأ المادة عندها في الانصهار درجة الانصهار. أما الدرجة التي تبدأ المادة عندها في الغليان فتسمى درجة الغليان.
يحدث التغير عند أي درجة حرارة، ولكن تزداد كثافة عند درجة الغليان. ولا ترتفع درجة حرارة المادة في أثناء تحولها من حالة إلى أخرى. فكيف تكسب المادة الحرارة دون أن ترتفع درجة حرارتها؟
أقرأ الشكل
أيهما يمتص حرارة أكثر: صهر العينة أم غليانها؟
إرشاد: أقارن بين طول الخط في حالتي الانصهار والغليان.
تغير حالة الماء في أثناء التسخين
درجة الانصهار
درجة الغليان
المفتاح:
صلب
سائل
غاز
حالة المادة:
صلب
صلب وسائل
سائل
سائل وغاز
غاز
تفقد الحرارة. ويشذ عن ذلك الماء، إذ يزداد حجمه وتقل كثافته عندما يتجمد بسبب انتظام مكوناته وتباعدها مقارنة بالحالة السائلة؛ ولذلك فإن كثافة الجليد أقل من كثافة الماء السائل.
أختبر نفسي
حقيقة أم رأي؟ يتكون الجليد في مجمد الثلاجة؛ لذلك يفضل شراء ثلاجة تكون جليدًا. أي جزء من العبارة السابقة حقيقة وفيها رأي؟
التفكير الناقد. كيف يمكن أن تختفي مكعبات الجليد دون أن تترك بقعة ماء؟
جدول تغيرات الحالة لبعض المواد الشائعة
اسم المادة | درجة الانصهار | درجة الغليان
النحاس | ١٠٨٣ °س | ٢٥٦٧ °س
النيتروجين | ٢١٠ °س تحت الصفر | ١٩٦ °س تحت الصفر
الماء | ٠ °س | ١٠٠ °س
ملح الطعام | ٨٠١ °س | ١٤٦٥ °س
الحديد | ١٥٣٨ °س | ٢٨٦١ °س
تستهلك المادة الحرارة لكي تبقى عادة في تفكيك الروابط بين جزيئاتها، ولذلك تبقى درجة الحرارة ثابتة حتى تتحول جميع جزيئات المادة إلى الحالة الجديدة. أما الذي يحدث للمادة عندما تفقد الحرارة؟ تقل سرعة حركة الجزيئات، وتبدأ في التجمع؛ فالمادة في الحالة الغازية تبدأ في التكثف والتحول إلى الحالة السائلة، والمادة في الحالة السائلة تبدأ في التجمد والتحول إلى الحالة الصلبة.
درجة الحرارة التي تبدأ عندها المادة في التجمد تسمى درجة التجمد. وتكون درجتا الانصهار والتجمد متساويتين للمادة نفسها.
كل مادة نقية لها درجة حرارة انصهار خاصة بها. والمواد التي تكون درجات انصهارها أو غليانها عالية تكون جزيئاتها متماسكة معًا بقوة، بينما المواد التي تكون درجات انصهارها وغليانها منخفضة يكون تماسك جزيئاتها ضعيفًا.
نشاط
البالونات المتغيرة
- أتوقع. ما يحدث لحجم البالون المملوء بهواء دافئ عند تبريده؟ وأسجل توقعي.
- أنفخ بالونًا، وأربطه، وأقيس محيطه بخيط.
- أضع البالون في ماء مثلج عدة دقائق، وأقيس محيطه بالطريقة نفسها مرة أخرى، ثم أسجل ملاحظاتي.
- أستنتج. كيف تفسر حركة الجزيئات ما لاحظته في التجربة؟ أكتب أفكاري.
أختبر نفسي
حقيقة أم رأي؟ يعتقد صديقي أن الثلج يجعل المشروبات الغازية باردة، لكن طعمها غير لذيذ. أي أجزاء هذه الفقرة حقيقة وفيها رأي؟
التفكير الناقد. يشعر بعض الناس بالحيوية عند خلع ملابسهم بخار، لماذا تحس بحرارة البخار عندما يتكثف على أجسامنا؟
ما التمدد؟ وما الانكماش؟
عندما ترتفع درجة حرارة المادة تزداد حركة الجزيئات المكونة لها، ويزداد عدد التصادمات فيما بينها؛ لذا يزداد حجمها. وتسمى زيادة حجم المادة نتيجة التغير في درجة حرارتها التمدد الحراري.
أما إذا انخفضت درجة حرارة المادة فإن حركة الجزيئات المكونة لها تقل، ويقل عدد التصادمات بينها؛ لذا يقل حجمها. ويسمى نقصان حجم المادة نتيجة التغير في درجة حرارتها الانكماش الحراري.
تتمدد الغازات وتنكمش أكثر من السوائل، وتتمدد السوائل وتنكمش أكثر من المواد الصلبة. ولكي يسمح بتمدد وانكماش المواد المستعملة في البناء دون إتلافها أو تحطمها تترك فراغات في مناطق محددة في الأبنية يطلق عليها نقاط التمدد.
وتقاس درجة الحرارة بمقياس الحرارة، الذي يعتمد مبدأ عمله على ظاهرة التمدد والانكماش. ومن ذلك مقياس الحرارة الكحولي؛ فعند زيادة درجة الحرارة في الوسط المحيط بالمقياس، يتمدد الكحول داخل المقياس ويرتفع مستواه؛ بحيث يشير مستواه على تدريج الأنبوب المصنع منه المقياس إلى درجات الحرارة.
صور
هذه الفواصل تمنع تحطم الجسر عند تمدده في الصيف.
تزداد حركة دقائق في البالون بزيادة درجة حرارية، مما يسبب تمدده.
تقل حركة دقائق في البالون بنقصان درجة حرارية، مما يسبب انكماشه.
أختبر نفسي
حقيقة أم رأي؟ هل تؤدي التمدد والانكماش ذوبان فقط إلى حدوث مشكلات؟ فسر إجابتك.
التفكير الناقد. ماذا يحدث لو لم تكن هناك فراغات بين أجزاء رصيف المشاة؟
مراجعة الدرس
ملخص مصور
تحدث التغيرات في حالات المادة نتيجة اكتساب الحرارة أو فقدانها.
لكل مادة نقية درجة انصهار ودرجة غليان خاصة بها.
تؤدي التغيرات في درجة الحرارة إلى تمدد الأجسام أو انكماشها.
أفكر، وأتحدث، وأكتب
- المفردات. تسمى الدرجة التي تنصهر عندها المادة ................
- حقيقة أم رأي؟ هل يعد وضع قارورة ماء مملوءة تمامًا في المجمد سلوكًا خاطئًا؟ ادعم رأيك بالحقائق العلمية.
حقيقة | رأي
- التفكير الناقد. لماذا لا يؤدي رفع درجة حرارة القرن إلى جعل الماء المغلي يطبخ الطعام أسرع؟
- أختار الإجابة الصحيحة. ما الحالة التي تكون لها أعلى طاقة؟
أ. صلبة
ب. سائلة
ج. غازية
د. منصهرة
- أختار الإجابة الصحيحة. ما الذي يحدث عند ارتفاع درجة حرارة جسم ما؟
أ. تمدد
ب. انكماش
ج. تكثف
د. تجمد
- السؤال الأساسي. كيف تتغير حالة المادة عند اكتسابها أو فقدانها للطاقة؟
المطويات
أنظم أفكاري
أعمل مطوية ألخص فيها ما تعلمته عن التغيرات في حالة المادة.
التغيرات في حالة المادة
زيادة الحرارة أو خفضها
درجات الانصهار والغليان
التمدد والانكماش
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.
العلوم والرياضيات
الغليان
عند درجة الغليان يتطلب تحويل ١ جرام من الماء السائل إلى بخار ٢٢٦٠ جولًا من الحرارة. كم جولًا يلزم لتحويل ٥٠ جم من الماء؟
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.