آب در طبیعت به سه حالت جامد، مایع و بخار یافت می‌شود. این سه حالت ویژگی‌های مختلفی دارند. درحالی که آب، یخ و بخار آب، یک نوع ماده‌اند، چرا رفتار یخ با آب و بخار آب تفاوت دارد؟

هزاران سال معلوم نبود که مواد از چه ساخته شده‌اند. برای همین چگونگی تبدیل یخ به آب و برعکس یک معما بود؛ اما شناختن اتم‌ها این معما را حل کرد. در این فصل شما ویژگی اتم‌ها و نقش آنها را در تغییر مواد و زندگی کشف خواهید کرد.

مواد در تمام بخش‌های زندگی ما وجود دارند.

اگر با دقت به اطراف خود بنگرید، مواد بسیار زیادی مانند چوب، فلز، گچ، شیشه، چرم، انواع خوراکی، لباس، دارو و… را مشاهده می‌کنید. شکل زیر برخی از این مواد را نشان می‌دهد.

برخی از این مواد مانند کیک میوه‌ای ترکیبی از مواد مختلفی چون تخم مرغ، شکر، آرد و میوه هستند.

فعالیت (صفحهٔ ۱۴ کتاب درسی)

فهرستی از موادی را که می‌شناسید، تهیّه، و دربارهٔ آن در کلاس گفت‌وگو کنید. آب، چوب، پلاستیک، شیشه، فلز، پارچه، سنگ، نفت خام، کاغذ، پشم و …
۱- چه تعداد مادهٔ دیگر می‌شود به فهرست شما اضافه کرد؟ خیلی زیاد، مواد موجود در جهان زیاد هستند.
۲- تصور کنید که هیچ یک از این مواد را در اختیار نداشته باشید؛ در این صورت زندگی چگونه خواهد بود؟ انسان در زندگی نیازهای بسیاری دارد که تامین آنها بدون وجود مواد غیر ممکن است. در نتیجه بدون مواد زندگی برای انسان امکان پذیر نخواهد بود.

هر روز با مواد گوناگونی سروکار داریم که کاربردهای مختلفی در زندگی روزانه، کشاورزی، داروسازی و صنایع دیگر دارند. در شکل زیر کاربردهایی از سنگ مرمر، نفت خام و نمک خوراکی را مشاهده می‌کنید. شما نیز در کلاس دربارۀ کاربرد این مواد گفت‌وگو کنید.

الف) مرمر، سنگی قیمتی و زیباست و مدت‌های طولانی بدون تغییر باقی می‌ماند.

ب) از نفت خام می‌توان مواد گوناگونی به دست آورد.

پ) نمک خوراکی کاربردهای گوناگونی دارد.

اطلاعات جمع‌آوری کنید (صفحهٔ ۱۵ کتاب درسی)

در یک فعّالیت گروهی دربارهٔ کاربردهای چند مادهٔ پرمصرف در زندگی روزانه تحقیق و نتیجه را به صورت یک روزنامهٔ دیواری به کلاس ارائه کنید
آهن: صنایع اتومبیل، ساختمان، بسته بندی، کشتیرانی، ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی، حمل و نقل ریلی، صنایع نفت و گاز، تجهیزات الکتریکی، تجهیزات و وسایل آشپزخانه.
چوب: صنعت حمل و نقل (کشتی سازی)، بسته‌بندی، کاغذ سازی، ابریشم و چرم مصنوعی، پارچه بافی، ساخت ابزار موسیقی، صنایع چوبی و…
شیشه: وسایل تزیینی، ظروف آزمایشگاهی و ظروف آشپزخانه، آینه سازی، صنایع نشکن، صنایع یخچال سازی، میزهای شیشه‌ای، در و پنجره ساختمان.
نفت خام: سوخت‌های گرمایشی، سوخت ماشین‌های درون سوز، حلال‌ها، روغن‌های روان‌ساز، مواد اولیه صنایع شیمیایی و پتروشیمی، آسفالت و قیر.
پلاستیک: صنایع الکتریکی و الکترونیکی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی و بهداشتی، وسایل پزشکی، صنایع داروسازی، اسباب بازی و کالاهای ورزشی و…

مواد از چه چیزی ساخته شده‌اند؟

موادی را که در فهرست نوشته‌اید و مواد دیگری را که می‌شناسید، همگی از ذره‌های ریزتری ساخته شده‌اند. این ذره‌های ریز، خواص مواد را تعیین می‌کنند.

فعالیت (صفحهٔ ۱۵ کتاب درسی)

الف) با دقت به شکل زیر نگاه کنید و دربارهٔ برداشت خود از این شکل در کلاس گفت‌وگو کنید.

دانشمند سمت راست معتقد است که می‌توان ماده را بصورت مستقیم به ذره‌های ریز و مشخص تقسیم کرد، اما دانشمند سمت چپ معتقد است که می‌توان ماده را به چند قسمت تقسیم کرده و سپس هر قسمت را به قسمت‌های ریزتر تقسیم نمود. این روند به صورت پایان ناپذیری ادامه دارد و معلوم نیست نهایتاً به چه اجزایی می‌توان رسید.

ب) هر یک از این دو نفر دربارهٔ ماده و ذره‌های ریزتر تشکیل دهندهٔ آن تصوّراتی دارند. شما چه فکر می‌کنید؟
می‌توان ماده را در چند مرحله تقسیم نمود، اما این تقسیم جایی پایان می‌پذیرد و می‌توان به ذرات ریزتری رسید که دیگر تقسیم نمی‌شوند.

فعالیت (صفحهٔ ۱۶ کتاب درسی)

۱- چند حبه قند بردارید و روی یک پارچه قرار دهید. آنها را با ضربه زدن به چند تکهٔ ریز تبدیل کنید. ضربه زدن را آن قدر ادامه دهید تا پودر قند به دست آید.
۲- همهٔ پودر قند را بردارید و داخل یک لیوان آب بریزید و آن را هم بزنید تا حل شود.
۳- آیا مطمئنید که تمام ذره‌های قند را برداشته‌اید؟ (درستی پاسخ خود را به کمک یک ذره‌بین بررسی کنید). به کمک ذره‌بین مشخص می‌شود که تعدادی از ذره‌های قند روی پارچه باقی مانده است.
۴- آیا ذره‌های قند در آب قابل دیدن‌اند؟ آیا آنها داخل لیوان وجود دارند یا از بین رفته‌اند؟ (آزمایشی برای بررسی ادعای خود پیشنهاد کنید.)
ذره‌های قند در آب قابل دیدن نیستند، اما از بین نرفته‌اند و در میان ذرات آب پخش شده‌اند، به عبارت دیگر قند در آب حل شده است. برای بررسی ادعایمان می‌توانیم مزه آب خالص را با آب درون این لیوان مقایسه کنیم. متوجه می‌شویم که آب این لیوان شیرین است، اما آب خالص شیرین نیست.

همۀ موادی که می‌پوشید، می‌خورید، می‌سوزانید و از آنها استفاده می‌کنید از ذرّه‌های ریزتری ساخته شده‌اند. این ذره‌های ریز را نمی‌توان با چشم مشاهده کرد؛ اما آنها وجود دارند. به ذره‌های ریز سازندۀ مواد، اتم می‌گویند. در واقع اتم‌ها اصلی‌ترین ذره‌های سازندۀ جهان‌اند؛ اما پرسش اصلی این است که اتم‌ها چه ساختاری دارند؟ خواص آنها چیست؟ چگونه می‌توان آنها را مطالعه کرد؟ تمام این پرسش‌ها و پرسش‌های دیگری که به ذهن شما می‌رسد، ذهن دانشمندان را سال‌های زیادی به خود مشغول کرده بود. آنها برای یافتن پاسخ پرسش‌های خود آزمایش‌های زیادی را انجام دادند اما چگونه ذره‌های غیرقابل مشاهده را مطالعه می‌کنیم؟

فکر کنید (صفحهٔ ۱۶ کتاب درسی)

همان‌طور که می‌دانید، بخار آب موجود در هوای اتاق را نمی‌بینیم؛ اما، می‌دانیم که بخار آب در هوای اتاق وجود دارد. آزمایشی پیشنهاد کنید که وجود آن را نشان دهد.
درون یک پارچ استیل که دیواره بیرونی آن خشک است مقداری آب می‌ریزیم. سپس چند قطعه یخ در آن اضافه می‌کنیم. بعد از مدتی، قطره‌های آب روی دیواره بیرونی پارچ تشکیل می‌شوند. بخار آب موجود در هوا در اثر مجاورت با پارچ آب یخ، گرمای خود را از دست می‌دهد تا با پارچ هم دما شود. بخار با از دست دادن گرما، به آب تبدیل می‌شود و قطرات آب، روی جداره خارجی پارچ تشکیل می‌شود. بنابراین نتیجه می‌گیریم که بخار آب در هوای اتاق وجود دارد.

فعالیت (صفحه ۱۷ کتاب درسی)

۱- برای این فعّالیت، مسابقهٔ زیر را انجام دهید.
الف) ابتدا به گروه‌های مختلف تقسیم شوید. هرگروه با ابزارداده شده، پنج گلولهٔ خمیری طوری درست کند که یکی از گلوله‌ها بدون هسته و چهارتای دیگر دارای هسته باشند. دقت کنید که جنس هسته‌ها متفاوت باشند.

ب) گلوله‌ها را شماره گذاری، و مشخصات هر یک را برای خود یادداشت کنید.
پ) هرگروه، گلوله‌های خود را با گروه دیگر مبادله کند و از آن گروه بخواهد که به کمک ابزار موجود و با چند آزمایش، ساختار و درون گلوله‌ها را پیش‌بینی کند.
ت) در پایان از گروه همکار خود بخواهید میزان درستی پاسخ‌های شما را مشخص کند.
۲- گلوله‌ها را مانند شکل با یک چاقو دو قسمت کنید و ساختار آنها و جنس هسته‌ها را با مشاهدهٔ مستقیم، مشخص و یادداشت کنید.
– پاسخ‌های قبلی خود را که از راه مشاهدهٔ غیر مستقیم به دست آورده بودید با این مشاهدات مقایسه کنید.

در فعّالیت ۱، شما با مشاهدۀ غیر مستقیم و با استفاده از حواس پنجگانه و آزمایش‌های تجربی به بررسی ساختار گلوله‌ها پرداختید. در واقع شما بدون مشاهده کردن درون گلوله‌ها، تلاش کردید اطلاعاتی دربارۀ ساختار آنها به دست آورید. در حالی که در فعّالیت ۲ شما با مشاهدۀ مستقیم، درون گلوله‌ها را بررسی کردید. آیا همواره می‌توان مواد را با مشاهدۀ مستقیم مطالعه کرد؟

اتم‌ها آن قدر ریزند که حتی با میکروسکوپ‌های قوی نیز دیده نمی‌شوند؛ بنابراین تنها با مشاهدۀ غیر مستقیم می‌توان اتم‌ها را بررسی و خواص آنها را کشف کرد. دانشمندان نیز با این روش به وجود اتم‌ها و برخی از خواص آنها پی برده‌اند.

اتم‌ها کنار هم قرار می‌گیرند و مواد را می‌سازند. هر ماده از یک یا چند نوع اتم تشکیل شده است. در واقع همۀ مواد در جهان هستی تقریباً از ۹۰ نوع اتم؛ یعنی ۹۰ عنصر ساخته شده‌اند. عنصر شکل خالصی از ماده است که یک نوع اتم دارد؛ برای نمونه عنصر آهن از اتم‌های آهن و عنصر کربن از اتم‌های کربن به وجود آمده است.

آیا می‌دانید
همهٔ کلمه‌های کتاب علوم و سایر کتاب‌های درسی شما فقط از ترکیب ۳۲ حرف به دست آمده است.
ا،ب، پ، ت، ث، ج، چ، ح، خ، د، ذ، ر، ز، ژ، س، ش، ص، ض، ط، ظ، ع، غ، ف، ق، ک، گ، ل، م، ن، و، ه، ی
ع ل و م ت ج ر ب ی = علوم تجربی
به همین صورت، تمام ترکیب‌های جهان نیز از ترکیب ۹۰ نوع اتم (عنصر) ساخته شده‌اند.

حال به نظر شما آیا رنگ، اندازه، جرم، میزان رسانایی الکتریکی، میزان رسانایی گرمایی و چگالی عنصرها با یکدیگر برابر است؟

بیشتر بدانید

آزمایش کنید (صفحهٔ ۱۸ کتاب درسی)

۱- مقداری کربن (زغال)، گوگرد، یک تکه سیم مسی و یک میخ آهنی بردارید. ویژگی ظاهری این عنصرها را یادداشت کنید؛ سپس با یک چکش روی آنها ضربه بزنید. مشاهدات خود را بنویسید.
کربن (ذغال): جامد سیاه رنگ – گوگرد: جامدی با رنگ زرد کم رنگ – سیم مسی: جامد نسبتاً قرمز رنگ
میخ آهنی: فلز نقره‌ای براق مایل به خاکستری که در مجاورت هوا به رنگ قرمز یا قهوه‌ای در می‌آید.
کربن و گوگرد در اثر ضربه چکش خرد می‌شوند. سیم مسی به راحتی خم می‌شود و میخ آهنی به سختی تغییر شکل می‌دهد.

– یک مدار الکتریکی درست کنید و با استفاده از آن، رسانایی الکتریکی میخ آهنی، پوش‌برگ (فویل) آلومینیمی، گوگرد و زغال را بررسی کنید. مشاهدات خود را بنویسید. از این مشاهدات نتیجه می‌شود میخ آهنی و فویل آلومینیمی، رسانایی الکتریکی بالایی دارند، اما گوگرد نارسانا است و رسانایی الکتریکی کربن کم است.

بیشتر بدانید
عنصرهای گازی شکل اکسیژن و نیتروژن که در هوا یافت می‌شوند، رسانای جریان برق نیستند.

فکر کنید (صفحهٔ ۱۹ کتاب درسی)

دانش آموزی با استفاده از نتایج آزمایش‌های بالا، برخی از ویژگی‌های مواد را در دو گروه جداگانه در جدول زیر نوشته است. با بررسی آن به پرسش‌ها پاسخ دهید.

گروه (۱) گروه (۲)
سطح برّاق دارند سطح برّاق ندارند
اغلب در آب فرو می‌روند اغلب روی آب شناور می‌ماند
رسانا نارسانا (به استثنای کربن)
خم و مفتوا می‌شود نرد وشکننده

الف) جدول را کامل کنید.
ب) برای هر یک از گروه‌ها یک عنوان انتخاب کنید. گروه (۱): رسانا / گروه (۲): نارسانا
پ) اگر بخواهید عنوان فلز و نافلز را به گروه‌های بالا نسبت دهید، کدام واژه را به گروه (۱) و کدام را به گروه (۲) نسبت می‌دهید. گروه (۱): فلز /  گروه (۲): نافلز
ت) عنصرهای زیر را در دو گروه فلز و نافلز طبقه بندی کنید.
«نقره، آلومینیم، طلا، کربن، گاز نیتروژن، گاز اکسیژن، مس، آهن، گوگرد» فلزها: نقره، آلومینیم، طلا، مس، آهن /  نافلزها: کربن، گاز نیتروژن، گاز اکسیژن، گوگرد

آیا می‌دانید
تعداد اندکی ازعنصرها مانند طلا، اکسیژن، نیتروژن، کربن و گوگرد درطبیعت یافت می‌شوند؛ اما بیشتر آنها در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی‌شوند.

گلوله‌های کروی، مدلی برای نمایش ترکیب‌ها، عنصرها و اتم‌ها

برخی از موادی که در زندگی روزانه از آنها استفاده می‌کنیم، فقط از یک نوع اتم ساخته شده‌اند؛ برای نمونه: سیم‌های مسی، ظروف آلومینیمی و نقره‌ای به ترتیب از اتم‌های مس، آلومینیم و نقره تشکیل شده‌اند در حالی که اغلب مواد طبیعی و مصنوعی مورد استفاده در زندگی ما مانند پوشاک، خوراک، نوشت افزار، دارو، چوب و کاغذ از چند نوع اتم تشکیل شده‌اند؛ برای نمونه، آب از ۲ نوع اتم (اکسیژن، هیدروژن)، گاز متان از دو نوع اتم (کربن و هیدروژن) و گاز کربن دی‌اکسید از دو نوع اتم (کربن و اکسیژن) تشکیل شده است. در این مواد واحد سازنده، مولکول نام دارد. مولکول‌ها از پیوند دو یا چند اتم به وجود می‌آیند.ذره‌های سازندۀ عنصرهای نافلز مانند کلر، اکسیژن و گوگرد نیز مولکول است.

تا اینجا آموختید که اتم‌ها ذره‌های ریزی هستند که دیده نمی‌شوند. از این‌رو دانشمندان برای درک رفتار مواد و بررسی آنها، مدلی برای نمایش مواد ارائه کرده‌اند. در این مدل، اتم‌ها را به صورت گلوله‌های کروی نشان می‌دهند.

البته باید توجه کنید که ذرۀ سازندۀ عنصرهای فلز فقط اتم است؛ برای نمونه هرگاه مجموعه‌ای از اتم‌های مس در کنار هم قرار گیرند، عنصر مس به وجود می‌آید؛ به همین ترتیب، عنصر طلا نیز شامل تعداد بسیار زیادی از اتم‌های طلاست که در کنار هم قرار گرفته‌اند. در شکل زیر ساختار آب و چند عنصر نافلز با استفاده از این مدل نشان داده شده است.

نمایش مولکول‌های آب، کلر و گوگرد

البته باید توجه کنید که ذرهٔ سازندهٔ عنصرهای فلز فقط اتم است؛ برای نمونه هرگاه مجموعه‌ای از اتم‌های مس در کنار هم قرار گیرند، عنصر مس به وجود می‌آید؛ به همین ترتیب، عنصر طلا نیز شامل تعداد بسیار زیادی از اتم‌های طلاست که در کنار هم قرار گرفته‌اند.

ساختار اتمی چند عنصر فلز

آیا می‌دانید
اتم آنقدر کوچک است که در برش عرضی یک ورقۀ نازک آلومینیمی به قطر تار مو تقریباً ۲۰۰۰۰۰ اتم جای می‌گیرد.

فعالیت (صفحهٔ ۲۰ کتاب درسی)

۱- باتوجه به شکل‌های زیر به پرسش‌های مطرح شده، پاسخ دهید:

الف) مشخص کنید که هر یک از شکل‌ها نشان دهندۀ ساختار اتمی کدام یک از مواد زیر است: «عنصر فلز، عنصر نافلز و ترکیب»  شکل (۱): عنصر نافلز       شکل (۲): ترکیب        شکل (۳): عنصر فلز
ب) یک تعریف مناسب برای ترکیب ارائه کنید. ماده‌ای که از پیوند دو یا چند نوع اتم به وجود می‌آید، ترکیب نام دارد.
۲- پیش‌بینی کنید موادی که مصرف می‌کنیم یا با آنها سروکار داریم، عنصرند یا ترکیب. برای پیش‌بینی خود دلیل بیاورید. بیشتر موادی که مصرف می‌کنیم، ترکیب هستند؛ زیرا تعداد عنصرها محدود است و تعداد موادی که اطراف ما هستند، بسیار بیشتر از عنصرها است. بنابراین اکثر آنها ترکیب هستند. دلیل دیگر این امر آن است که اکثر عنصرها به راحتی با برخی عنصرهای دیگر پیوند داده و به ترکیب تبدیل می‌شوند. بنابراین اکثر عنصرها در طبیعت به صورت ترکیب وجود دارند.

آیا اتم‌ها از ذره‌های ریزتری ساخته شده‌اند؟

آموختید که هر ماده از تعداد معینی اتم تشکیل شده است. اتم‌ها نیز از ذره‌های متفاوت و کوچک‌تری به نام الکترون، پروتون و نوترون ساخته شده‌اند. تعداد الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها در اتم‌های مختلف یکسان نیست؛ برای نمونه در نمودار ۱ ارتباط بین مولکول کربن دی‌اکسید، اتم‌های سازنده و تعداد الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها نشان داده شده است.

ذره‌های سازندۀ کربن دی‌اکسید (الکترون، پروتون و نوترون را به ترتیب با نمادهای (e)، (p)، (n) نشان می‌دهند.

فکر کنید (صفحهٔ ۲۱ کتاب درسی)

شکل‌های زیر ساختار اتمی ۳ عنصر را نشان می‌دهند. با توجه به آنها، چند ویژگی کلی برای عنصرها و اتم‌ها بنویسید.

۱- اندازه اتم‌های عنصرهای مختلف با هم متفاوت است.
۲- اتم‌های هر عنصر دارای الکترون، پروتون و نوترون است.
۳- همه اتم‌ها هسته دارند.
۴- پروتون‌ها و نوترون‌ها درون هسته و الکترون‌ها در اطراف هسته قرار دارند.
۵- تعداد الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها در اتم‌های عناصر مختلف، متفاوت است.
۶- در اتم‌های هر عنصر تعداد الکترون‌ها با تعداد پروتون‌ها برابر است.

حجم کمتر یا بیشتر؟

از دورۀ ابتدایی به یاد دارید که مواد به سه حالت جامد، مایع و گاز یافت می‌شوند. حال فرض کنید پنج گرم شکر، هوا و آب را در سه ظرف جداگانه در اختیار دارید. پیش‌بینی می‌کنید کدام یک جای بیشتری می‌گیرد؟

آزمایش کنید (صفحهٔ ۲۲ کتاب درسی)

۵ گرم شکر، آب و هوا را با استفاده از ترازو بردارید. با مشاهدۀ حجم این سه ماده، درستی پاسخ‌های خود را بررسی کنید (برای وزن کردن هوا از توپ والیبال، فوتبال یا بسکتبال استفاده کنید).
۵ گرم شکر کمتر از ۵ گرم آب حجم اشغال می‌کند و حجم ۵ گرم آب نیز کمتر از حجم ۵ گرم هوایی است که درون توپ جای گرفته (حجم ۵ گرم هوا برابر با حجم توپ است). بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که ذرات شکر نزدیک‌تر به هم قرار گرفته‌اند و فشرده‌تر هستند. فاصله ذرات آب نسبت به هم بیشتر از ذرات شکر است و ذرات هوا نیز نسبت به ذرات آب، در فاصله بیشتری از هم قرار دارند.

می‌دانید که جامد، شکل مشخص و حجم معینی دارد. مایع به شکل ظرف در می‌آید و حجم معینی دارد در حالی که گاز به شکل ظرف در می‌آید و حجم معینی ندارد. حال اگر در سه ظرف به مقدار مساوی از سه مادۀ جامد، مایع و گاز وارد کنیم، خواهیم دید که مواد جامد و مایع در ته ظرف باقی می‌مانند، ولی مادۀ گازی شکل در سراسر ظرف پخش می‌شود و همۀ حجم ظرف را اشغال می‌کند. به نظر شما فاصلۀ بین ذره‌ها در کدام ظرف بیشتر است؟ چرا؟

آزمایش کنید (صفحهٔ ۲۲ کتاب درسی)

وسایل و مواد: سرنگ، چوب پنبه (پلاستیک)، وزنه، گیره، پایه، آب و شن
روش آزمایش
۱- ۳/۴ حجم یکی از سرنگ‌ها را از آب و دیگری را از شن پر کنید.
۲- با کشیدن پیستون، داخل سرنگ سوم به همان مقدار هوا وارد کنید.
۳- نوک سرنگ‌ها را با درپوش آن محکم ببندید ( یا در یک چوب پنبه با پلاستیک فرو برید و با خمیر بازی دور آن را محکم ببندید تا تمام درزها گرفته شود).
۴- سرنگ‌ها را با استفاده از گیره محکم ببندید و روی هر کدام، یک وزنه با جرم یکسان قرار دهید (یا با کف دست سرنگ را به سمت پایین فشار دهید).
۵- مشاهدات خود را بنویسید. از این مشاهدات چه نتیجه‌ای می‌گیرید؟ مشاهده می‌شود که حجم هوای داخل سرنگ کم می‌شود اما حجم شن و حجم آب تغییر نمی‌کند. از این آزمایش نتیجه می‌گیریم که می‌توان یک گاز را به راحتی متراکم کرد و حجم آن را کاهش داد اما نمی‌توان یک مایع یا جامد را به آسانی متراکم کرد.

در مواد گازی شکل، فاصلۀ بین ذره‌ها بیشتر از مواد جامد و مایع است به طوری که اگر یک نمونه گاز را وارد ظرف کوچک‌تری کنیم، اتم‌ها یا مولکول‌ها به یکدیگر نزدیک می‌شوند و فاصلۀ بین آنها کاهش می‌یابد. به همین دلیل می‌توان یک گاز را به راحتی متراکم کرد و حجم آن را تا حد زیادی کاهش داد؛ اما نمی‌توان یک مایع یا جامد را به آسانی و به مقدار زیاد متراکم کرد.

گفت‌وگو کنید (صفحهٔ ۲۳ کتاب درسی)

نمودار زیر میزان افزایش حجم مقدار یکسانی از چند ماده را در اثر گرم کردن به مقدار یکسان نشان می‌دهد. دربارۀ داده‌های این نمودار در کلاس گفت‌وگو کنید.
اگر مقدار یکسانی از گاز، مایع، جامد فلزی و جامد نافلزی را به مقدار یکسان گرم کنیم، میزان افزایش حجم آنها با هم متفاوت خواهد بود. هر چه فاصله مولکول‌ها از هم بیشتر باشد و ملکول‌ها آزادی عمل بیشتری داشته باشند، در اثر گرم کردن بیشتر افزایش حجم پیدا می‌کنند. بنابراین در اثر گرم کردن، افزایش حجم گازها بیشتر از مایعات و افزایش حجم مایعات بیشتر از جامدات می‌باشد. از بین جامدات هم فلزات که به صورت شبکه‌ای از اتم‌ها در کنار هم قرار گرفته‌اند راحت‌تر از نافلزات حجمشان افزایش پیدا می‌کند. اتم‌های نافلزات درون ساختار مولکولی قرار دارند و بین مولکول‌های آنها نیز پیوندهایی وجود دارد که این ساختار باعث می‌شود افزایش حجم سخت‌تر صورت گیرد.

مقایسۀ میزان افزایش حجم مقدار یکسانی از چند ماده در اثر گرم کردن

آزمایش کنید (صفحهٔ ۲۳ کتاب درسی)

یک بطری شیشه‌ای بردارید و یک بادکنک را محکم به درِ آن ببندید. حال یک پارچ پلاستیکی را تا نیمه از آب سرد پر کنید و بطری را درون آن قرار دهید؛ سپس پارچ پلاستیکی را تا نیمه از آب داغ پر کنید و دوباره بطری را درون آن قرار دهید. مشاهدات خود را یادداشت کنید.
هشدار: هنگام استفاده از آب داغ نکات ایمنی را رعایت کنید.
آب سرد اطراف بطری شیشه‌ای سبب می‌شود فاصله مولکول‌های هوا از هم کم‌تر شده و حجم آن کاهش یابد. بنابراین بادکنک خالی می‌شود و بالعکس، آب داغ اطراف بطری شیشه‌ای سبب می‌شود فاصلهٔ مولکول‌های هوا از هم بیشتر شده و حجم آن افزایش یابد. بنابراین مقداری از هوا وارد بادکنک می‌شود و بادکنک باد می‌شود.

فکر کنید (صفحهٔ ۲۴ کتاب درسی)

شکل الف، وضعیت ذره‌های هوای درون بطری را هنگامی که در آب سرد قرار دارد، نشان می‌دهد. با توجه به آنچه آموختید، وضعیت ذره‌های هوای درون بطری را، هنگامی که در آب داغ قرار دارد (شکل ب) رسم کنید. پاسخ خود را توضیح دهید.

ذره‌های هوای درون بطری هنگامی که در آب سرد قرار دارد فاصله کمی نسبت به هم دارند. هنگامی که بطری درون آب داغ قرار می‌گیرد ذره‌های هوا جنبش بیشتری پیدا می‌کنند و فاصله‌ٔ آنها بیشتر می‌شود. بنابراین فضای داخل بطری و بادکنک را پر می‌کند و باعث باد شدن بادکنک می‌شوند.

گرما و تغییر حالت ماده

آب در طبیعت به سه حالت جامد (یخ)، مایع (آب) و گاز (بخار آب) یافت می‌شود. وقتی به یخ گرما می‌دهیم، انرژی مولکول‌های آن افزایش می‌یابد و جنبش آنها بیشتر می‌شود. اگر این عمل را ادامه دهیم، یخ به آهستگی ذوب و به آب (مایع) تبدیل می‌شود. (شکل زیر). حال اگر به آب گرما بدهیم، جنبش مولکول‌های آب افزایش می‌یابد؛ در نتیجه، آب تغییر حالت می‌دهد و به بخار تبدیل می‌شود. در بخار آب، فاصلۀ بین مولکول‌های آب خیلی بیشتر از آب است.

تغییر حالت آب در اثر گرما

ارسال نظر

error: سایت در برابر کپی برداری محافظت شده است