تغيرات حالات المواد

العملية

تمثّل الانتقال

العملية التي يجب إجراؤها

تبريد/ تسخين

مثال للعملية

من الحالة

إلى الحالة

تبخّر

السائلة

الغازية

تسخين

جفاف أرض الغرفة بعد مسحها.

تكثّف

الغازية

السائلة

تبريد

تجمّع قطرات الماء (التي مصدرها من بخار الماء الذي في الهواء) على قنينة باردة.

صهر

الصلبة

السائلة

تسخين

بوظة موضوعة على الطاولة خارج الثلاّجة.

تجميد

السائلة

الصلبة

تبريد

تحضير ثلج من الماء السائل.

ب بأ. صهر   ب. تبخّر   ج. تكثيف   د. تجميد   هـ. تبخّربأ وصل الماء من الهواء الذي حول القنينة. بخار الماء الذي في الهواء تكاثف على سطح القنينة الباردة. الجليد داخل المشروب، الجليد ينصهر. الكتل الجليدية المنصهرة. الثلج الذي يتساقط يصل إلى الأرض وينصهر. تسخين المرچرينا في المقلاة.

الغسيل الرطب على الحبل، الماء يتبخّر من الملابس. بعد شطف الأرضية، يتبخّر الماء التي على الأرضية.

تحضير البوظة، إدخال الماء بأذواق مختلفة إلى المجمِّد، الماء يتجمّد. سكب وتبريد الحديد السائلي (حرارة) إلى أجزاء معدنية للسيّارات والآلات. أ في الوعاء "ب"، لأنّ مساحة سطح السائل الذي بتماس مع الهواء هي الأكبر.   الشوكولاطة الصلبة تنصهر إلى شوكولاطة سائلية.

الشوكولاطة السائلة تتجمّد إلى شوكولاطة صلبة. رمل البحر هو مادّة موجودة في الحالة الصلبة. لحبيبة الرمل حجم وشكل ثابتان.اليود ينتقل من الحالة الصلبة مباشرةً إلى الحالة الغازية في عملية تُسمّى تساميًا، بينما الشمع والجليد يغيّران حالتهما إلى الحالة السائلة ومع التسخين إلى الحالة الغازية.

مهمّات تقييمية موسّعة

المهمّة 1[1]

من أيّة مادّة تُصنع علبة المشروبات؟

الكثير من الناس يشربون المشروبات الخفيفة من العلب. تبدو معظم العلب متشابهة باستثناء اللون وما يُكتب عليها، الذي يحوي تفاصيل عن نوع المشروب ومحتواه والمصنع الذي ينتجه. هل العلب متشابهة حقًّا؟

من عادة سامي جمع علب المشروبات من أماكن مختلفة في العالَم. قرّر سامي إجراء مقارنة بين علبتين حوتا نفس المشروب. إحدى العلبتين اشتراها من البلاد، والثانية اشتراها أثناء رحلته في أمريكا. أجرى سامي عدّة فحوص بسيطة ولخّص نتائجها:

طول وقطر العلبة الأولى يساويان طول وقطر العلبة الثانية.

كتلة العلبة الفارغة: كتلة العلبة الأمريكية كانت أصغر من الكتلة المحلّية.

الانجذاب إلى المغناطيس: العلبة الأمريكية لم تنجذب إلى المغناطيس في كلّ مناطق العلبة التي فحصها. العلبة المحلّية انجذبت إلى المغناطيس في معظم المناطق التي فحصها.

السؤال 1

يصنعون علب المشروبات من الحديد أو من الألومونيوم. يتضمّن الجدول الذي أمامكم صفات للمعدنين- الألومونيوم والحديد .

الصفاتالحديدالألومونيومالقوّة قويّ جدًّا ليس قويًّا بشكل خاصّ الكثافة (كتلة 1 سم3 من المادّة) 7.9 غرام للسم3 2.7 غرام للسم3 التفاعل مع الأوكسجين يتفاعل (يصدأ) لا يتفاعل (لا يصدأ) السعر رخيص باهظ الثمن

اكتبوا تعليلاً واحدًا مع وتعليلاً واحدًا ضدّ إنتاج علب المشروبات من كلّ واحد من المعدنين. (في كلّ تعليل، اذكروا الصفة ولماذا تشكّل أفضلية أو سلبية.)

السؤال 2

اعتمادًا على الفحوص التي أجراها سامي، هل بإمكانكم تحديد أيّة علبة مصنوعة من الحديد؟ اكتبوا تعليلين لدعم ادّعائكم.

المهمّة 2[2]

لغز السوائل

في إحدى الليالي الماطرة قطع جرس الهاتف سكينة الليل في بيت عائلة مرعي.

سارعت العالِمة النائمة إلى رفع سمّاعة الهاتف وسمعت صوت الدكتور كريم:

"من الجدير بك أن تحضري إلى المختبر بسرعة".

أسرعت البروفسور ليلى مرعي إلى سيّارتها وبدأت بالسفر بسرعة قاصدة المختبر.

اعتراها يأس شديد عندما أضاءت أنوار المختبر. اكتشفت أنّ المطر قد دخل إلى مختبرها وأتلف بطاقات التشخيص التي كانت على الأنابيب الاختبارية الموضوعة على طاولتها.

كانت تعلم أنّ الأنابيب الاختبارية احتوت على مياه مقطّرة وزيت للأطفال الرّضع ومياه معدنية وكحول ومياه من البحر الأبيض المتوسّط ومياه من البحر الميّت، لكن كيف تعرف الآن ما هو  السائل الموجود في كلّ أنبوب اختباري؟

كيف ستنجح في التحدّث عن اكتشافها في المؤتمر العلمي الذي سيعقد في الأسبوع القادم؟

هل بإمكانكم إنقاذ بحثها؟!!

ساعدوا البروفسور مرعي في التفريق بين السوائل التي في الأنابيب الاختبارية!

بالنجاح!

القسم "أ"

1. أ. لماذا من المهمّ التفريق بين السوائل الموجودة في القناني المتطابقة؟ أعطوا مثالاً من الحياة اليومية.

         ب. هل يمكن التحديد، اعتمادًا على التمعّن فقط، إذا كانت السوائل التي في القناني متطابقة أم مختلفة؟ علّلوا.

 فكّروا لحظة... كيف يمكن التفريق بين السوائل المختلفة؟

أمامكم جدول يُجمل نتائج الفحوص التي أُجريت في مختبر البروفسور مرعي لستّة سوائل مختلفة موجودة في القناني.

فحص التوصيل الكهربائي الذائبية في النفط قابلية الاشتعال درجة حرارة الغليان ^oc المادّة غير موصِلة تقريبًا لا تذوب غير قابلة للاشتعال 100مياه مقطّرة غير موصِل يذوب قابل للاشتعال أعلى من  150  زيت للأطفال الرّضعموصِلة قليلاً لا تذوب غير قابلة للاشتعال101مياه معدنية غير موصِل يذوب قابل للاشتعال78كحول موصِلة جيّدة لا تذوب غير قابلة للاشتعال102مياه من البحر الأبيض المتوسّط موصِلة جيّدة جدًّا لا تذوب غير قابلة للاشتعال104مياه من البحر الميّت

2. تمعّنوا في الجدول، ثمّ أجيبوا عن السؤالين التاليين:

    كيف يمكن التفريق بين زيت الأطفال الرّضع والمياه المقطّرة؟ (اذكروا ثلاث طرق مختلفة، واشرحوا لماذا اخترتم كلّ واحدة     منها.)

الشرحالطريقة1.

2.

3.

كيف يمكن التفريق بين الكحول والمياه المعدنية؟ (اذكروا ثلاث طرق مختلفة، واشرحوا لماذا اخترتم كلّ واحدة منها.)

الشرحالطريقة1.

2.

3.

المهمّة 3: الجري وراء الذهب[3]

في المصانع يفصلون الموادّ من الخلائط المختلفة في عمليات الإنتاج وكذلك لاحتياجات إعادة التدوير.

يعتمد الفصل على الصفات المختلفة لهذه الموادّ.

أمامكم قطعة للقراءة تتناول عملية فصل الذهب في الصناعة، وهو عملية تعتمد على صفات الموادّ.

اقرأوا القطعة، ثمّ أجيبوا عن الأسئلة التي تليها واعرضوا القطعة الموصوفة حسب التعليمات.

الجري وراء الذهب...

عندما نتحدّث عن الجري وراء الذهب في غرب الولايات المتّحدة، في سنة 1848، تلوح في فكرنا صورة الرجل ذي المظهر والصلب والعريض الكتفين الذي يبحث عن الذهب وهو يحمل طبقًا مملوءًا بالتراب والماء ويقف في الوادي والماء يصل إلى خاصرتيه.

بحث الناس عن الذهب منذ آلاف السنين. في أغلب الأحيان يتواجد الذهب في مجاري الأنهر والوديان ويكون مخلوطًا بالتراب والرمل والحجارة.

الذهب هو مادّة ليّنة جدًّا. مع ذلك يعتبر من أثقل العناصر، وكثافته تبلغ 19.3 غرام للسم3 (أي: أثقل بـِ 19.3 أضعاف حجم متساوٍ من الماء). الذهب موصل ممتاز للحرارة وللكهرباء. في درجة الحرارة العادية يبقى الذهب بارقًا لمدّة طويلة ولا يتفاعل مع معظم الموادّ التي في البيئة. الذهب هو معدن ممتاز للتسطيح- يمكن منه تحضير أوراق دقيقة جدًّا: من غرام واحد من الذهب يمكن تحضير ورقة مساحتها حوالي 5 م2 (متر مربّع)!

الذهب قابل أيضًا للشدّ- من غرام واحد يمكن شدّ خيط طوله كيلومتران.

تتمّ في مناجم الذهب عملية فصل للذهب عن التراب الموجود فيه. كيف تتمّ عملية الفصل؟

التراب الذي تتواجد فيه حبيبات أو كتل الذهب يمرّ بتكسير- جرش ميكانيكي لكتل التراب إلى حبيبات أصغر.

تمرّ الحبيبات بغربلة تُفصل فيها الحبيبات غير المرغوب فيها عن حبيبات الذهب.

بما أنّ كِبَر حبيبة الذهب معلوم، يستعملون منظومة غرابيل ملائمة: في المرحلة الأولى

يفصلون الحجارة والكتل الكبيرة عن حبيبات الذهب بواسطة غربال ثقوبه كبيرة

لكنّها أصغر من الحجارة. في المرحلة الثانية يغربلون الرمل والكتل الصغيرة، بواسطة

غربال ثقوبه أصغر من حبيبات الذهب. بعد هاتين الغربلتين يحصلون على خليط

من التراب الدقيق والذهب. يمرّ هذا الخليط بعملية "طفو" في الماء: يملأون طبقًا مسطّحًا

بالماء يحوي خليط التراب والذهب، ويبدأون بهزّه بحيث يُلقى التراب الدقيق مع الماء

إلى الخارج، بينما تبقى حبيبات الذهب الثقيلة في قاع الطبق. يضيفون الماء مرّة أخرى،

ويكرّرون إجراء هذه العملية حتّى يبقى فقط الماء والذهب اللذان في القاع في الطبق.

أجيبوا عن الأسئلة التالية:

أ. على أيّة صفة فصل تعتمد عملية فصل الذهب في مرحلة الغربلة؟

__________________________________

ب. على أيّة صفة فصل تعتمد عملية فصل الذهب في مرحلة "الطفو"؟

_______________________________________

أين يتواجد الذهب حسب رأيكم:

بعد الغربلة الأولى- في الغربال أم في الوعاء الذي تحته؟ فسّروا.

__________________________________

__________________________________

بعد الغربلة الثانية؟ فسّروا.

__________________________________

__________________________________

لماذا هناك حاجة لغربلتين؟ ________________________________________________

      _______________________________________________________

أيّة صفات للذهب تلائم إنتاج المجوهرات؟ ______________________________________

_______________________________________________________________

لأيّة صفات توجد أهمّية في هذا الإنتاج؟ علّلوا إجابتكم.

             _______________________________________________________________

             _______________________________________________________________

             _______________________________________________________________

خلال فصل الذهب وُجدت في أحد الغرابيل مادّة برّاقة، واعتقد أحد العاملين أنّ هذه المادّة هي ذهب. فحصوا في المختبر صفات المادّة المجهولة، ووجدوا أنّ المادّة موصلة جيّدة للحرارة وللكهرباء وتتفاعل مع الماء والأكسجين في درجة حرارة الغرفة، وصلابتها عالية ويمكن شدّها وتسطيحها وكثافتها عالية.

هل المادّة المجهولة هي ذهب؟ نعم/ لا (امحوا الزائد).

كيف توصّلتم إلى هذا الاستنتاج؟

إجابات للمهمّة 1

من أيّة مادّة تُصنع علبة المشروبات؟

1. مع علبة الحديد:

أ. علبة الحديد أقوى، ولذلك تصمد أكثر في الضغوط.

ب. علبة الحديد أرخص- يشكّل أفضلية اقتصادية للمستهلك.

ضدّ علبة الحديد:

أ. العلبة أثقل، ولذلك هناك صعوبة في نقلها.

ب. علبة الحديد تصدأ، ولذلك لا تصمد لمدّة طويلة.

مع علبة الألومنيوم:

أ. العلبة لا تصدأ، ولذلك تصمد لمدّة طويلة.

ب. العلبة خفيفة، ولذلك نقلها أسهل.

ضدّ علبة الألومونيوم:

أ. علبة الألومنيوم باهظة الثمن- يشكّل سلبية اقتصادية للمستهلك.

ب. الألومونيوم أقلّ قوّة من الحديد، لذلك علبة الالومنيوم أقلّ صمودًا في الضغوط.

2. العلبة المحلّية مصنوعة من الحديد. تعليلات:

أ. تنجذب إلى المغناطيس.

ب. كثافة الحديد أكبر من كثافة الألومنيوم، لذلك كتلة علبة الحديد أكبر من كتلة علبة الألومنيوم اللتين بنفس الحجم.

إجابات للمهمّة 2

لغز السوائل

1. أ. الاستعمال غير الصحيح للسائل هو أمر خطير وغير مسؤول. للسوائل المختلفة صفات مختلفة، وحسب هذه الصفات نقرّر استعمال السائل- للشرب وللغسل وفي الطبّ وغير ذلك.

    ستحدث كارثة مثلاً لو حاولوا إخماد حريق بواسطة الكحول أو شربوا سائلاً شفّافًا عديم اللون وسامًّا.

   ب. لا يمكن بالتأكيد التحديد اعتمادًا على التمعّن إذا كانت السوائل مختلفة أم متطابقة. لا يمكن تشخيص المادّة اعتمادًا على التمعّن فقط. الكثير من السوائل هي شفّافة وعديمة اللون .

    يمكن أن تكون السوائل موادّ نقيّة كالماء والكحول والأستون، أو محاليل كمياه الحنفية.

2. تختلف السوائل في تركيبها، لذلك صفاتها مختلفة. يمكن التفريق بين السوائل حسب الصفات التالية: درجة حرارة الغليان، قابلية الاشتعال، الذائبية.

الشرح

الطريقة

يغلي الماء في 100 ^oc وزيت الأطفال الرّضع في درجة حرارة أعلى من

150 ^oc.

1. درجة حرارة الغليان

الزيت قابل للاشتعال والماء غير قابل للاشتعال.

2. قابلية الاشتعال

الزيت يذوب والماء لا يذوب.

3. الذائبية في النفط

3. تختلف السوائل في تركيبها، لذلك صفاتها مختلفة. يمكن التفريق بين السوائل حسب الصفات التالية: درجة حرارة الغليان، قابلية الاشتعال، التوصيل الكهربائي.

الشرح

الطريقة

يغلي الكحول في 87 ^oc والمياه المعدنية في درجة حرارة

101 ^oc.

1. درجة حرارة الغليان

الكحول قابل للاشتعال والماء غير قابل للاشتعال.

2. قابلية الاشتعال

المياه المعدنية موصِلة قليلاً والكحول توصيله قابل للإهمال.

3. التوصيل الكهربائي

للكحول رائحة مميّزة والماء عديم الرائحة.

4. الرائحة (اعتمادًا على معرفة سابقة)

الجري وراء الذهب

1. أ. في مرحلة الغربلة صفة الفصل التي يعتمد عليها الفصل هي حجم الحبيبات.

    ب. في مرحلة "الطفو" صفة الفصل هي كثافة (الكتلة لوحدة حجم) الحبيبات.

2. أ. بعد الغربلة الأولى يكون الذهب في الوعاء الذي تحت الغربال، لأنّ الثقوب التي في الغربال أكبر من حبيبات الذهب، لذلك يمرّ الذهب عن طريقها إلى الوعاء.

  ب. في الغربلة الثانية الثقوب التي في الغربال أصغر من حبيبات الذهب، لذلك يبقى الذهب في الغربال.

ج. هناك حاجة لغربلتين لفصل الذهب عن الحبيبات الأصغر منه وعن الحبيبات الأكبر منه: كِبَر حبيبات الذهب أصغر من ثقوب الغربال الأوّل وأكبر من ثقوب الغربال الثاني. كِبَر حبيبات الذهب متوسّط.

د. صفات الذهب الملائمة لإنتاج المجوهرات هي:

1. يمكن شدّه وتسطيحه، وبذلك يمكن صنع مجوهرات ناعمة وجميلة منه؛

2. البريق يضيف لجمال المجوهرات.

3. صفة أخرى هامّة جدًّا: الذهب لا يتفاعل مع الموادّ التي في البيئة، وبذلك لا يفقد من بريقه وشكله.

ه.   1. معدن ليّن، ولذلك لا يحافظ على شكله.

     2. توصيل جيّد للحرارة وللكهرباء.

     3. كثافة عالية (بالمقارنة مع الماء).

    3. حسب النتائج، المادّة التي وُجدت ليست ذهبًا، لأنّ الذهب لا يتفاعل مع الماء والأوكسجين ودرجة صلابته ليست    عالية. 

---

[1] مهمّة بيزا- وزارة المعارف والثقافة والرياضة، السكرتارية التربوية، قسم تخطيط وتطوير المناهج التعليمية.

[2] أُخذت المهمّة من مجمّع مهمّات امتحان مردودية المدرسة في العلوم والتكنولوجيا، موقع وزارة المعارف.

[3] أُخذت المهمّة من مجمّع مهمّات امتحان مردودية المدرسة في العلوم والتكنولوجيا، موقع وزارة المعارف.