السنة الثانية 2002/2002 الدرس الثاني المادة المعهد العا لي لعلوم و تكنولوجيا الطاقة بقفصة مليكة بن غزيل (Iالحاالت الثالثة للمادة ) 2تمهيد تتكون المادة من أجزاء صغيرة جدا ال ترى بالعين المجردة تسمى جزيئات حيث تختلف الجزيئة من مادة إلى أخرى .فالمادة هي كل ما يحيط بنا وكل ما يوجد في هذا الكون ،ملموس أو غير ملموس ،مرئي أو غير مرئي ،وتوجد ثالثة حاالت فيزيائية اساسية الحالة الفيزيائية الصلبة :مثل الحصى ،الخشب ،الحديد ،الحبوب الحالة الفيزيائية السائلة :مثل الماء ،الزيت ،الشاي ،الكحول ،الحليب ،البنزين الحالة الفيزيائية الغازية :مثل الهواء ،ثنائي األكسجين ،ثنائي أوكسيد الكربون ) 0خصائص االجسام خصائص االجسام الصلبة تتكون المادة الصلبة من جزيئات مرتبة وجد متقاربة’ لذلك نقول ان جزيئات الحالة الصلبة متراصة ومرتبة .يمكن تقسيمها إلى قسمين أجسام صلبة متراصة compacts solidesالتي تتكون من مجموعة واحدة متماسكة فيما بينها مثل صخرة ،مسطرة ،قلم تتميز هذه األجسام بإمكانية مسكها باألصابع ،لها شكل خاص تحافظ عليه ،لها حجم ثابث أجسام صلبة غير متراصة التي يتكون من أجزاء ذات أبعاد صغيرة مثل الرمل ،الدقيق ،الحبوب و القطاني... تتميزهذه األجسام بإمكانية مسكها باألصابع ،ليس لها شكل خاص بل تأخذ شكل اإلناء الذي توضع فيه، 1 خصائص األجسام السائلة تتكون المادة السائلة من جزيئات غير مرتبة و متقاربة لذالك نقول أن جزيئات الحالة السائلة متراصة و غير مرتبة تتميز األجسام السائلة بالخصائص التالية: ال يمكن مسكها باألصابع.ليس لها شكل خاص بل تأخذ شكل اإلناء الذي توجد فيه ،تتميز األجسام السائلة بالجريان ،لذلك نقول انها أجسام مائعة. Fluide-السطح الحر للسوائل يكون دائما مستويا و أفقيا عند السكون خصائص األجسام الغازية تتكون المادة الغازية من جزيئات غير مرتبة و متباعدة لذالك نقول أن جزئيات الغازات غير متراصة و غير مرتبة تتميز األجسام الغازية بالخصائص التالية: ال يمكن مسكها باألصابع.ليس لها شكل خاص بل تأخذ شكل اإلناء الذي توجد فيه ،-تتميز األجسام بالجريان السريع ،وتسمى كذلك باألجسام المائعة )3حجم االجسام الصلبة والسائلة تعريف الحجم حجم جسم ما هو الحيز أو المكان الذي يشغله هذا الجسم في الفضاء .نرمز له بالحرف Vوحدة قياسه العالمية هي المتر المكعب m3 قياس حجم جسم سائل لقياس حجم سائل نستعمل األواني المدرجة مثل المخبار المدرج الذي يستعمل باتباع المراحل التالية: نصفق السائل في المخبار المدرج بدون ضياع.نعين قيمة القسمة وهي حجم السائل بين تدريجتين متتاليتين.نضع العين في المستوى األفقي للسطح السائل.-نكتب التدريجة المقروءة ثم نضيف وحدة القياس .و نعتمد التحويالت في الجدول التالي قياس حجم جسم صلب 2 يحسب حجم جسم صلب ذي شكل هندسي معروف انطالقا من أبعاده (الطول -العرض -االرتفاع -الشعاع) ،وذلك باستعمال عالقات رياضية المكعب V=a3 متوازي المستطيالت V=L*l*H األسطوانة V=𝛑*R2*H الفلكة V=4/3*𝛑*R3 لقياس حجم جسم صلب ذي شكل معقد (غير معروف) نتبع المراحل التالية : نأخذ حجما معروفا V1من الماء في مخبار مدرج( .مثال .)V1=25mL نغمر الجسم الصلب في الماء فينزاح .نحدد حجم الماء و الجسم الصلب معا ( .V2مثال .)V2=33mL نحسب حجم الجسم الصلب Vبالعالقة V=V2-V1=33ml-25ml=8ml=8cm3 : V=V2-V1 ) 4كتلة األجسام الصلبة و السائلة تعريف الكتلة الكتلة مقدار فيزيائي قابل للقياس و نرمز لها بالحرف mو تقاس بواسطة الميزان ،وحدتها العالمية هي الكيلوغرام Kg وهي ال تتعلق بشكل الجسم أو حجمه إنما بطبيعة المادة المكونة له. قياس كتلة جسم صلب 3 لقياس كتلة جسم صلب نستعمل الميزان و الكتل المعلمة : نحقق توازن الميزان عندما تكون الكفتان فارغتين. نضع الجسم على إحدى الكفتين و الكتل المعلمة على الكفة األخرى حتى يتحقق التوازن من جديد. نحدد كتلة الجسم الصلب بحساب مجموع قيم الكتل المعلمة قياس كتلة جسم سائل لقياس كتلة جسم سائل نتبع المراحل التالية : نعين كتلة الكأس و هو فارغ ( m1مثال .)m1150g نفرغ السائل في الكأس و نعين كتلة الكأس و السائل معا ( m2مثال .)m2=245g نحسب كتلة السائل mبالعالقة m=m2-m1= 245-150= 95g=0.095Kg m=m2-m1 مالحظة التتغير كتلة األجسام بتغيير شكلها )5مفهوم الكتلة الحجمية تجربة نأخذ أحجاما مختلفة من الماء ،ثم نقيس كتلة كل حجم منه بواسطة ميزان ،بعد ذلك نحسب الخارج : 𝑚 V . الحجم )V(ml 50 100 200 300 الكتلة )m (Kg 50 100 200 300 النسبة m/V )(Kg /cm3 1 1 1 1 مالحظة كلما تزايد حجم الماء تزايدت كتلته؛ بينما تبقى النسبة يسمى الكتلة الحجمية. 4 𝒎 𝐕 ثابتة ،نقول إن الكتلة تتناسب اطرادا مع الحجم .هذا الخارج 𝒎 𝐕 خالصة الكتلة الحجمية مقدار فيزيائي يميز نوع المادة المكونة للجسم .نرمز لها بالحرف ، ρو تساوي خارج قسمة كتلة كمية معينة من هذه المادة على حجم نفس الكمية .و تحسب بالعالقة ρ=m/V بحيث : m:كتلة كمية معينة من الجسم بـ .Kg : Vحجم نفس الكمية من الجسم بـ cm3أو .ml : ρالكتلة الحجمية وحدتها العملية g/mlأو ( )g/cm3و العالمية .g/cm3 )6مفهوم الضغط و الضغط الجويضغط غاز محجوز تجربة نحجز كمية من الهواء داخل محقن ثم نقوم بسد فوهته باإلصبع و ندفع المكبس مالحظة نالحظ أن عندما ندفع المكبس ينقص حجم الهواء المحجوز ويزداد ضغطه ،أما عندما نجر المكبس يزداد أو يتوسع حجم الهواء المحجوز وينقص ضغطه. استنتاج نستنتج أن الهواء قابل لإلنظغاط و التوسع. تعريف :ضغط الغاز هو التأثير الذي يطبقه على األجسام المماسة له ،يرمز له بالحرف Pويقاس بواسطة جهاز المانومتر Manomètre، وحدة قياسه العالمية هي الباسكال التي يرمز لها ب .Paتستعمل وحدات أخرى لقياس الضغط مثل: الهيكتوباسكال : 1hPa = 100Pa البار 1bar = 100000Pa = 1000hpa الضغط الجوي تجربة :نمأل كأس بالماء ونضع عليه ورقة ثم نقوم بوضعه بشكل مقلوب. مالحظة :نالحظ أن الورقة التسقط. تفسير :يضغط الهواء على الورقة فيمنع الماء من االنفالت من الكأس يسمى هذا الضغط :الضغط الجوي. الضغط الجوي في هذه الحالة أكبر من الضغط الذي يطبقه الماء على الورقة.استنتاج :الضغط الجوي هو الضغط المسلط من طرف الهواء الخارجي على األجسام المماسة له 5 تعريف الضغط الجوي هو الضغط المسلط من طرف الهواء الخارجي على األجسام المماسة له و يقاس بجهاز البارومتر، ملحوظة: كلما زاد االرتفاع عن سطح األرض كلما قل الضغط الجوي والعكس صحيح. )IIالتغيرات الفيزيائية للمادة )2تمهيد التغير الفيزيائي هو تغيُّر في المادة من شكل إلى آخر دون أي تغير في تركيبها الكيميائي أو لونها أو طعمها أو رائحتها. مثل تغير المادة من حالة صلبة وحالة سائلة وحالة غازية .ويعتمد انتقال مادة ما من حالة لحالة على درجة الح اررة والضغط .وعندما تتغير حالة المادة قد يصاحب ذلك تولد الح اررة أو فقد في الح اررة ،إذ أن طاقة حركة جزيئاته تزداد أو تنقص خالل هذا التحول .يمكن تلخيص هذه التحوالت في المخطط التالي )0االنصهار والغليان عندما يسخن الجامد ترتفع درجة حرارته وتكتسب جزيئاته طاقة إلى أن يبلغ نقطة انصهار ،عندئ ٍذ يكون لدى " الجزيئات " ما يكفي من الطاقة لالنفصال عن جيرانها فينصهر الجامد ويصبح سائال ويؤدي المزيد من الحرارة إلى ارتفاع درجة حرارة السائل إلى أن يبلغ نقطة الغليان ،فتب تعد الجزيئات بعضها عن البعض تماما ويتحول السائل إلى حالة غازية .وبالنسبة للمعادن كالحديد والنحاس والذهب والفضة ،فهي تتبلور وتنتطم الذرات في بناء بلوري في الحالة الصلبة .وتكون الذرات في هذه الحاالت هي الحاملة لطاقة الحركة (االهتزاز) في البناء البلوري وتحدد درجة االنصهار ودرجة الغليان بعض المواد مثل ثاني أكسيد الكربون واليود تتحول من غاز إلى الصلب ومن الصلب إلى غاز مباشرة دون المرور بالحالة السائله ،ويسمى هذا التغير تصعيدا ً أو تسامي وتتغير نقطة انصهار مادة أو نقطة غليانها إذا كانت تحتوي على مقادير ضئيلة من مواد أخرى ،فمثالً ينصهر الجليد عند درجة الصفر المئوي وعند إضافة الملح إلى الجليد تنخفض نقطة انصهاره ويمكن تعريف االنصهار على أنه تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة كما يمكن تعريف الغليان على أنه تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازيه 6 و هناك تغير فيزيائي يسمى التبخر ويعرف بنفس تعريف الغليان ،ولكن في الغليان تحتاج المادة السائلة لتتحول إلى غازية إلى مصدر حراري كاللهب يقوم برفع درجة حرارته إلى نقطة الغليان ،بينما يحدث التبخر دائما ،أي عند أي درجة حرارة ولكن بمعدل تبخير مختلف وعلى ذلك فالتبخ ير يحدث أيضا في درجة حرارة الغرفة )3التجمد عندما يبرد السائل بدرجة كافيه يتجمد حيث أن جزيئاته تفقد مزيداً من الطاقة وتتغلب قوى التجاذب فيما بينها على حركاتها العشوائية ،وغالبا تتحول المادة الصلبة عندئذ إلى بلورات ويعرف التجمد على أنه تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة )4التسامي يعرف التسامي على أنه تحول حالة المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة دون المرور بالحالة السائلة .مثال: اليود الصلب ،وعكسه يسمى الترسيب حيث يتحول المادة الكيميائية البخار الى ثلج على أطراف ورق النبات 7 )5التكثف عندما يبرد الغاز بدرجة كافيه يتكثف ويتحول إلى حالة سائلة ،وسبب ذلك أنه يبرد فتفقد جزيئاته شيئا من طاقته الداخلية ،وال تعود قادرة على البقاء بعيدة بعضها عن بعض ويتكثف بخار الماء ،عندما يالقي أسطحا ً باردة ويمكن تعريف التكثيف على أنه تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة 8 9