دوشنبه ۰۷ فروردین ۱۳۹۶

تبلیغات

قابل توجه دانش آموزان: انرژی و تغییرات ماده چیست؟

danesheroz1 دی ۱, ۱۳۹۲ ۰
قابل توجه دانش آموزان: انرژی و تغییرات ماده چیست؟

دانش روز: انرژی توانایی انجام دادن کار است.

به گزارش دانش روز، هواپیما برای پرواز کردن، آب برای جوشیدن، لامپ برای روشن شدن و شناگر برای شنا کردن به انرژی نیاز دارد. اگر انرژی نباشد، کاری انجام نمی‌گیرد.

 انرژی یکی از اساسی‌ترین مفاهیم در علم است. ماده یکی دیگر از این مفاهیم اساسی است. هر آنچه در جهان یافت می‌شود یا ماده است یا انرژی. تا نخستین سال‌های قرن بیستم میلادی دانشمندان انرژی و ماده را دو چیز کاملاً متفاوت می‌دانستند. اما در این زمان آلبرت اینشتین دریافت که انرژی و ماده به یکدیگر بستگی دارند، به طوری که ماده می‌تواند به انرژی و انرژی می‌تواند به ماده تبدیل شود.

 در جهان اغلب مواد مختلف با هم ترکیب می‌شوند و مواد جدید را تولید می‌کنند. یا آنکه، یک ماده تجزیه می‌شود و مواد جدیدی را به وجود می‌آورد .

 در اثر تغییر دما و فشار نیز ، ویژگی‌های فیزیکی جسم مانند حجم، جرم حجمی (چگالی )، مقاومت گرمایی و الکتریکی جسم تغییر می‌کند، اما اندازه‌گیری‌های مختلف نشان داده است که جرم مقدار معینی از ماده در فعل و انفعالات شیمیایی یا برخی تغییرات فیزیکی تغییر نمی‌کند.

با توجه به تعریف علمی کار، به روش‌های گوناگون می‌توان کار انجام داد. در انجام دادن هر کاری انرژی مصرف می‌شود. برای مثال، با ضربه زدن با چکش بر روی میخ، می‌توان بر مقاومت یک قطعه چوب غلبه کرد و میخ را در چوب کوبید. در این کار حرکت وزنه چکش است که کار انجام می‌دهد. اگر چکش به آرامی روی سر میخ گذاشته شود نمی‌تواند آن را در چوب فرو ببرد و کاری انجام نمی‌گیرد.

 پس می‌توان گفت که جرم متحرک چکش دارای انرژی است. این نوع انرژی را انرژی جنبشی یا انرژی سینتیک می‌نامند. اگر جسمی را از سطح بالا ببریم، برای این جابجایی کار انجام می‌دهیم. این کار انجام شده در جسم به صورت نوعی انرژی ذخیره می‌شود که آن را انرژی پتانسیل گویند. هر اندازه وزن جسم بیشتر و فاصله آن از سطح زمین بالاتر باشد انرژی پتانسیل آن نسبت به سطح زمین بیشتر است .

انرژی و تغییرات ماده

اگر سنگی که در فاصله کافی بالای میخی نگه داشته شده است رها شود و آزادانه فرو افتد، می‌تواند کار انجام دهد و مثلاً میخی را تا حدی در چوب فرو کند، بنابراین، این سنگ دارای انرژی پتانسیل است. هر چه سنگ پایین‌تر می‌آید سرعت حرکتش بیشتر می‌شود . بنابراین، می‌توان گفت که در ضمن فرو افتادن سنگ، انرژی پتانسیل آن کاهش می‌یابد و انرژی جنبشی آن پیوسته زیادتر می‌شود.

اگر مقاومت هوا ناچیز باشد، اندازه کاهش انرژی پتانسیل برابر افزایش انرژی جنبشی جسم است. مجموع انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی جسم را انرژی مکانیکی آن جسم می‌نامند.

یک فنر فشرده یا باز شده می‌تواند کار انجام دهد. بنابراین، دارای انرژی پتانسیل است. انرژی پتانسیل موجود در این فنر را انرژی پتانسیل کشسانی می‌نامند. انرژی پتانسیل می‌تواند به انرژی جنبشی تبدیل شود و ضمن این عمل کار انجام دهد.

 مثلاً وقتی که کش لاستیکی تیرکمان کشیده شود، در آن انرژی پتانسیل ذخیره می‌شود و اگر کش رها شود، انرژی پتانسیل آن به صورت انرژی جنبشی به تیر یا سنگی که در تیر کمان قرار دارد داده  می‌شود و آن را به فاصله دور پرتاب می‌کند.

 صورت‌ های انـرژی:  

انرژی به صورت‌های گوناگون موجود است این صورت‌ها عبارتند از:

انرژی‌های گرمایی الکتریکی، شیمیایی، هسته ای و تابشی، تغییر ماده و انواع آن

 مواد پیرامون ما پیوسته در حال تغییرند. انجماد آب، زنگ زدن آهن، شکستن شیشه، ذوب شدن یخ، تغییر رنگ پارچه‌ها، ترش شدن شیر، هضم غذا و … از جمله تغییرات مواد هستند.

برخی از این تغییرات سودمند و برخی زیان آورند و ما پیوسته در پی آن هستیم که تغییرات مطلوب را پدید آوریم و از بروز تغییرات نامطلوب جلوگیری کنیم.

انواع تغییرات:

۱-تغییرات فیزیکی

۲-تغییرات شیمیایی

 

الف) تغییر فیزیکی:

در این نوع تغییر شکل، اندازه و حالت ماده تغییر می‌کند. اما خواص و ماهیت ماده تغییر نمی‌کند. تبخیر، تصعید، میعان و سایر تغییر حالت‌ها و نیز خرد شدن، سائیدن و … از جمله تغییرات فیزیکی هستند.

ب) تغییر شیمیایی:

به تغییری گفته می‌شود که در نتیجه آن خواص و ماهیت ماده تغییر می‌کند و ماده یا موادی با خواص جدید حاصل می‌شود.

هنگامی که آب به کمک جریان الکتریسیته تجزیه می‌شود گازهای هیدروژن و اکسیژن پدید می‌آیند این دو ماده هیچ شباهتی با آب ندارند.

 سوختن چوب، زنگ زدن آهن، تغییر رنگ پارچه، زرد شدن برگ درختان، هضم غذا، تبدیل شدن شیر به ماست و پنیر از جمله تغییرات شیمیایی هستند.

اگر چند قطره نیتریک اسید غلیظ بر روی فلز مس بریزیم گاز خرمایی رنگ نیتروژن دی اکسید که بوی تند و آزار دهنده ایی دارد تشکیل می‌شود.

اگر لوله محتوی گاز نیتروژن دی اکسید را در آب جوش قرار دهیم رنگ قهوه ای پر رنگ ظاهر می‌شود(شکل۱)

اگر لوله را سرد کنیم مولکول‌های سه اتمی نیتروژن دی اکسید به مولکول‌های ۶ اتمی دی نیتروژن تتراکسید که بی رنگ است تبدیل می‌شود.(شکل ۳)

اگر هر دو لوله را در آب ولرم قرار دهیم تعدادی از مولکول‌ها NO۲ و تعدادی N۲O۴ خواهند بود که در این صورت رنگ خرمایی کم رنگ مشاهده خواهد شد. این تغییرات از نوع شیمیایی و برگشت پذیر هستند.

 نشانه تغییر شیمیایی

انرژی و تغییرات ماده

هر تغییر شیمیایی با نشانه ایی همراه است. این نشانه حاکی از تشکیل یک ماده جدید می‌باشد البته باید توجه داشت که برخی از این نشانه‌ها در تغییر فیزیکی هم دیده می‌شوند.

 قانون پایستگی جرم

لاوازیه در سال ۱۷۸۲ به این نتیجه رسید که وقتی ماده ای به ماده دیگر تبدیل می‌شود وزن کلی آن تغییر نمی‌کند. به عبارت دیگر در یک تغییر شیمیایی همواره مجموع جرم واکنش دهنده‌ها برابر مجموع جرم فراورده‌هاست یعنی جرم ثابت باقی می‌ماند.

 مثلاً از سوختن چوب در هوا، موادی مانند کربن، دود، خاکستر، بخار آب و … پدید می‌آید جرم کربن، دود، خاکستر، بخار آب و هوای مصرف شده برابر جرم چوب اولیه خواهد بود. و یا اگر ۴ گرم آهن و ۷ گرم گوگرد را با هم حرارت دهیم حتماً ۱۱ گرم آهن سولفید حاصل می‌شود.


منبع:  تبیان – تهیه: مرتضی عرفانیان

 

یکشنبه ۱ دی ۱۳۹۲ - ۲۲:۲۴
کد خبر : 81857
بازدیدها: 543

پاسخی بگذارید »