-

‫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