لینک اشتراک گذاری
کپی شد
حالت‌های ماده
در این فصل ضمن آشنایی با برخی از ویژگی‌های فیزیکی سه حالت آشنای ماده، نگاهی به نیروهای بین مولکولی و ویژگی‌های فیزیکی مواد در مقیاس نانو خواهیم داشت. پس از آن فشار در شاره‌ها، شناوری، اصل ارشمیدس و اصل برنولی را به همراه برخی از کاربردهای آنها بررسی می‌کنیم.
مطالعهٔ هر یک از حالت‌های ماده، منجر به کاربردهای فراوانی در فناوری، صنعت و زندگی روزمره شده است. شاره‌ها (واژه‌ای که برای مایع‌ها و گازها به کار می‌بریم) در بسیاری از جنبه‌های زندگی ما نقش مهمی دارند. جامدها بخش بزرگی از محیط فیزیکی پیرامون ما را می‌سازند و آنها را به هر شکلی که بخواهیم در می‌آوریم. خورشید، که به زمین نور و گرما می‌بخشد، از حالت چهارم ماده به نام پلاسما ساخته شده است.
به هر چیزی که فضا را اشغال کند (حجم داشته باشد) ماده می‌گوییم. مواد از ذره‌های ریزی به نام اتم یا مولکول ساخته شده‌اند. اندازهٔ اتم‌ها حدود یک تا چند انگستروم () است و اندازهٔ مولکول‌ها به این بستگی دارد که از چند اتم ساخته شده باشند. اندازهٔ برخی از درشت مولکول‌ها، مانند بَسپارها (پلیمرها)، می‌تواند تا انگستروم نیز باشد. ذره‌های سازندهٔ مواد همواره در حرکت‌اند و به یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. حالت ماده به چگونگی حرکت این ذره‌ها و اندازهٔ نیروی بین آنها بستگی دارد.
جامد، مایع و گاز سه حالت آشنای ماده هستند. حالت چهارم ماده، پلاسما نامیده می‌شود که اغلب در دماهای خیلی بالا به وجود می‌آید. ماده درون ستارگان و بیشتر فضای بین ستاره‌ای، آذرخش، شفق‌های قطبی، آتش و ماده داخل لولهٔ تابان لامپ‌های مهتابی از پلاسما تشکیل شده است.
1 کدام یک از عبارت‌های زیر نادرست است؟
- اندازۀ اتم‌ها حدود یک انگستروم است.
- بَسپارها (پلیمرها) درشت مولکول‌هایی هستند که اندازۀ برخی از آنها تا انگستروم است.
- حالت ماده به چگونگی حرکت ذرات سازنده‌اش و اندازۀ نیروی بین آنها بستگی دارد.
- خورشید، آذرخش، فضای بین ستاره‌ای، آتش، شفق قطبی و ماده داخل لوله تابان لامپ مهتابی از پلاسما تشکیل شده‌اند.
پاسخ: گزینۀ 1
اندازۀ اتم‌ها حدود یک تا چند انگستروم است.
2 حالت چهارم ماده که اغلب در دماهای خیلی بالا بوجود می‌آید ............ نام دارد.
- گاز
- مایع
- جامد
- پلاسما
پاسخ: گزینۀ 4
جامد:
هزاران سال است که بشر از مواد جامد بهره می‌گیرد. اصطلاح‌های عصر حجر، عصر برنز، و عصر آهن اهمیت مواد جامد را در توسعهٔ تمدن‌های پیشین نشان می‌دهد. جسم جامد، حجم و شکل معینی دارد. ذرات جسم جامد به سبب نیروهای الکتریکی که به یکدیگر وارد می‌کنند در کنار یکدیگر می‌مانند. این ذرات در مکان‌های معینی نسبت به یکدیگر قرار دارند و در اطراف این مکان‌ها، نوسان‌های بسیار کوچکی دارند.برای درک بهتر ساختار جسم جامد، معمولاً مدلی ارائه می‌دهند و فرض می‌کنند که ذرات آن توسط فنرهایی به یکدیگر متصل‌اند. اگر این ذرات نسبت به وضعیت تعادل، به هم نزدیک‌تر یا از هم دورتر شوند، نیروی کشسانی بین فنرها آنها را به وضع تعادل برمی‌گرداند و جسم جامد، شکل و اندازهٔ اولیه‌اش را حفظ می‌کند.
3 نیرویی که سبب قرار گرفتن ذرات جسم جامد در کنار یکدیگر می‌شود از نوع نیروی ............ است.
- هسته‌ای
- مغناطیسی
- گرانشی
- الکتریکی
پاسخ: گزینۀ 4
1) جامدهای بلورین:
اتم‌های برخی از جامدها در طرح‌های منظمی کنار هم قرار می‌گیرند. جامدهایی را که در یک الگوی سه بعدی تکرار شونده از این واحدهای منظم ساخته می‌شود جامد بلورین می‌نامیم. فلزها، نمک‌ها، الماس، یخ و بیشتر مواد معدنی جزو جامدهای بلورین‌اند. وقتی مایعی را به آهستگی سرد کنیم اغلب جامدهای بلورین تشکیل می‌شوند. در این فرایند سردسازی آرام، ذرات سازندهٔ مایع فرصت کافی دارند تا در طرح‌های منظم خود را مرتب کنند.2) جامدهای بی‌شکل (آمُورف):
ذرات سازنده جامدهای بی‌شکل (آمُورف) برخلاف جامدهای بلورین، در طرح‌های منظمی کنار هم قرار ندارند. وقتی مایعی به سرعت سرد شود معمولاً جامد بی‌شکل به وجود می‌آید. در این فرایند سردسازی سریع، ذرات فرصت کافی ندارند تا در طرحی منظم، مرتب شوند. بنابراین در طرح نامنظمی که در حالت مایع داشتند باقی می‌مانند. شیشه، مثالی از یک جامد بی‌شکل است.
4 کدام یک از عبارت‌های زیر درست است؟
- ذرات تشکیل دهنده‌ی جسم جامد در جای خود ثابت‌اند و هیچ گونه حرکتی ندارند.
- جامدهایی که اتم‌های آنها در طرح‌های منظم و تکرارشونده کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند را آمُورف می‌گویند.
- فلزها، نمک‌ها، الماس، یخ، شیشه و بیشتر مواد معدنی جزو جامدهای بلورین‌اند.
- در فرایند سردسازی آرام بر خلاف فرایند سردسازی سریع، ذرات سازندۀ مایع فرصت کافی دارند تا در طرح‌های منظم خود را مرتب کنند.
پاسخ: گزینۀ 4
گزینۀ 1: این ذرات در مکان‌های معینی نسبت به یکدیگر قرار دارند و در اطراف این مکان‌ها، نوسان‌های بسیار کوچکی دارند.
گزینۀ 2: جامدهایی که اتم‌های آنها در طرح‌های منظم و تکرارشونده کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند را جامدهای بلورین می‌گویند. ذرات سازنده جامدهای بی‌شکل (آمُورف) برخلاف جامدهای بلورین، در طرح‌های منظمی کنار هم قرار ندارند.
گزینۀ 3: فلزها، نمک‌ها، الماس، یخ و بیشتر مواد معدنی جزو جامدهای بلورین‌اند. شیشه جزو جامدهای بی‌شکل است.
گزینۀ 2: جامدهایی که اتم‌های آنها در طرح‌های منظم و تکرارشونده کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند را جامدهای بلورین می‌گویند. ذرات سازنده جامدهای بی‌شکل (آمُورف) برخلاف جامدهای بلورین، در طرح‌های منظمی کنار هم قرار ندارند.
گزینۀ 3: فلزها، نمک‌ها، الماس، یخ و بیشتر مواد معدنی جزو جامدهای بلورین‌اند. شیشه جزو جامدهای بی‌شکل است.
مایع:
مولکول‌های مایع نظم و تقارن جامدهای بلورین را ندارند و به صورت نامنظم و نزدیک به یکدیگر قرار گرفته‌اند با این حال به اندازهٔ گازها هم بی‌نظم نیستند. مایع به راحتی جاری می‌شود و به شکل ظرف خودش در می‌آید و تقریباً تراکم‌ناپذیر است. فاصلهٔ ذرات سازندهٔ مایع و جامد تقریباً یکسان و در حدود یک آنگستروم است.5 کدام گزینه در مورد مایع‌ها نادرست است؟
- مولکول‌های مایع به راحتی روی هم می‌لغزند و مایع جاری می‌شود و به شکل ظرف خودش در می‌آید.
- مولکول‌های مایع با نظم و تقارن نزدیک به یکدیگر قرار گرفته‌اند.
- فاصلهٔ ذرات سازندهٔ مایع و جامد تقریباً یکسان و حدود یک آنگستروم است و مایع تقریباً تراکم ناپذیر است.
- بی‌نظمی مولکول‌های مایع کمتر از بی‌نظمی مولکول‌های گاز است.
پاسخ: گزینۀ 2
مولکول‌های مایع نظم و تقارن جامدهای بلورین را ندارند و به صورت نامنظم و نزدیک به یکدیگر قرار گرفته‌اند.
پدیدۀ پخش در مایع‌ها:
اگر مقداری نمک را در یک لیوان آب بریزید، پس از مدتی آب، شور می‌شود. اگر چند قطره جوهر را به آب درون لیوانی اضافه کنید، به تدریج رنگ آب تغییر می‌کند. دلیل پخش ذرات نمک و جوهر در آب، به حرکت مولکول‌های آب مربوط می‌شود. در واقع به دلیل حرکت‌های نامنظم و کاتوره‌ای (تصادفی) مولکول‌های آب و برخورد آنها با ذرات سازندهٔ نمک و جوهر، این گونه مواد در آب پخش می‌شوند.
6 اگر چند قطره جوهر را به آب درون لیوانی اضافه کنیم:
- در صورت ساکن نبودن آب، جوهر در آب پخش می‌شود.
- به دلیل حرکت‌های نامنظم و کاتوره‌ای (تصادفی) مولکول‌های جوهر، در آب پخش می‌شود.
- به دلیل حرکت مولکول‌های آب، جوهر پخش می‌شود.
- اگر به آرامی جوهر را به آب اضافه کنیم در آب پخش نمی‌شود.
پاسخ: گزینۀ 3
اگر چند قطره جوهر را به آب درون لیوانی اضافه کنید، به تدریج رنگ آب تغییر می‌کند. دلیل پخش جوهر در آب، به حرکت مولکول‌های آب مربوط می‌شود. در واقع به دلیل حرکت‌های نامنظم و کاتوره‌ای (تصادفی) مولکول‌های آب و برخورد آنها با ذرات سازندهٔ جوهر، این گونه مواد در آب پخش می‌شوند. مولکول‌های مایع ساکن نیستند و به صورت نامنظم و کاتوره‌ای (تصادفی) حرکت می‌کنند.
گاز:
گاز، ماده‌ای است که شکل مشخصی ندارد. اتم‌ها و مولکول‌های آن آزادانه و با تندی بسیار زیاد به اطراف حرکت و با یکدیگر و با دیواره‌های ظرفی که در آن قرار دارند برخورد می‌کنند. فاصلهٔ میانگین مولکول‌های گاز در مقایسه با اندازهٔ آنها، خیلی بیشتر است. مثلاً اندازهٔ مولکول‌های هوا بین تا آنگستروم است در حالی که فاصلهٔ میانگین آنها در شرایط معمولی در حدود است. پدیدۀ پخش در گازها هم رخ می‌دهد ولی با سرعت بیشتر نسبت به مایع‌ها زیرا متوسط تندی (سرعت) مولکول‌های گاز از مایع بیشتر است، برای مثال وقتی در شیشهٔ عطری را در اتاق باز می‌کنید، بوی خوش در همه جای اتاق حس می‌شود.حرکت براونی:
اگر ظرفی شیشه‌ای محتوی ذرات دود را با میکروسکوپ مشاهده کنیم دیده می‌شود که ذره‌های دود به طور نامنظم و درهم و برهم و در یک مسیر زیگزاگی حرکت می‌کنند. این حرکت نامنظم و کاتوره‌ای ذرات دود را حرکت براونی می‌نامند. ذره‌های دود برخوردهای اندکی با یکدیگر دارند. پس می‌توان نتیجه گرفت باید ذرات دیگری که قابل مشاهده نیستند با آنها برخورد کرده و مسیر حرکت آنها را تغییر داده باشند. این ذره‌های مشاهده ناپذیر، همان مولکول‌های هوا هستند که به صورت کاتوره‌ای و نامنظم در حرکت‌اند.7 کدام گزینه نادرست است؟
- گازها شکل مشخصی ندارند و اتم‌ها و مولکول‌های آنها آزادانه و با تندی بسیار زیاد به اطراف حرکت می‌کنند.
- حرکت نامنظم و کاتوره‌ای ذرات دود در هوا را حرکت براونی می‌نامند که به علت حرکت و برخورد مولکول‌های هوا با آنها ایجاد می‌شود.
- اندازۀ مولکول‌های گاز در مقایسه با فاصلهٔ میانگین آنها، خیلی بیشتر است.
- پدیدۀ پخش در گازها هم رخ می‌دهد ولی با سرعت بیشتر نسبت به مایع‌ها زیرا متوسط تندی (سرعت) مولکول‌های گاز از مایع بیشتر است.
پاسخ: گزینۀ 3
فاصلهٔ میانگین مولکول‌های گاز در مقایسه با اندازهٔ آنها، خیلی بیشتر است. مثلاً اندازهٔ مولکول‌های هوا بین تا آنگستروم است در حالی که فاصلهٔ میانگین آنها در شرایط معمولی در حدود است.
بعدی
×
×
![]()
×
×
هیچ نظری ثبت نشده