☰ خطة العام · العلوم (بالعربية)

منحنيات التسخين ودرجات الانصهار والغليان

الأسبوع 2 · الدرس الثاني «تغير حالات المادة» (١): منحنى تسخين الماء والطاقة وحركة الجسيمات ودرجتا الانصهار والغليان وأثر الضغط والشوائب · 3 دروس
3

ما الذي يغير درجتي الانصهار والغليان: الضغط والنقاء

Science Prep 2 Term 1, Unit 1: pp. 10–14
الهدفأفسر كيف يغيّر الضغط والشوائب درجتي الانصهار والغليان، وأستخدم جدولًا لهما لتحديد حالة المادة.
كلمات جديدة
الضغط الجوي · ضغط الهواء الذي فوقناشائبة · مادة زائدة مختلطة بمادة نقيةمادة نقية · مادة لا يختلط بها شيء آخر
الشرح

لكل مادة نقية درجة انصهار ودرجة غليان ثابتتان عند ضغط معيّن. فالماء يغلي عند ١٠٠ °C عند مستوى سطح البحر فقط. والضغط الأعلى يرفع درجة الغليان: ففي حلّة الضغط يُحبس البخار ويغلي الماء فوق ١٠٠ °C ويُطهى الطعام أسرع (يستخدمها الكبار فقط). والضغط الأقل يخفض درجة الغليان: ففي الجبال يغلي الماء عند درجة أقل، نحو ١ °C أقل لكل ٣٠٠ متر، فيحتاج الطعام وقتًا أطول ليُطهى. وتغيّر الشوائب كذلك هذه الدرجات: فالمحلول الملحي يغلي عند درجة أعلى قليلًا ويتجمد عند درجة أقل من الماء النقي، ولهذا يُنثر الملح على الطرق المتجمدة. ولأن للمواد النقية درجات ثابتة، يمكننا فحص النقاء بقياس درجة انصهار أو غليان ومقارنتها بالقيمة المعروفة. ولمعرفة الحالة من جدول: تحت درجة الانصهار تكون المادة صلبة، وبين الدرجتين تكون سائلة، وفوق درجة الغليان تكون غازًا.

قيم مقرّبة للتوضيح
الارتفاع فوق سطح البحردرجة غليان الماء (تقريبًا)
٠ m١٠٠ °C
٩٠٠ m٩٧ °C
٢٤٠٠ m٩٢ °C
٣٠٠٠ m٩٠ °C
أمثلة محلولة
المادةدرجة الانصهار (°C)درجة الغليان (°C)
P−٧٨٠
Q٤٠٢٠٠
R−١١٠−٣٥
يعرض جدول ثلاث مواد (درجة الانصهار / درجة الغليان): المادة P ‏−٧ / ٨٠ °C، والمادة Q ‏٤٠ / ٢٠٠ °C، والمادة R ‏−١١٠ / −٣٥ °C. عند ٢٥ °C تكون P سائلة (بين −٧ و٨٠)، وQ صلبة (أقل من ٤٠)، وR غازًا (أكثر من −٣٥).
يُقال إن العينة X ماء نقي. لكنها تتجمد عند −١٫٥ °C وليس عند ٠ °C. ولأن المادة النقية تتجمد عند درجة ثابتة، فالعينة X ليست ماءً نقيًا: فيها شيء مذاب.
لماذا يستغرق طهي الأرز وقتًا أطول على جبل عالٍ؟ لأن الماء يغلي هناك دون ١٠٠ °C، فيكون ماء الطهي أبرد منه عند مستوى سطح البحر.
نشاط الفصل

محقق درجة الغليان. ارسم بيانيًا جدول هذا الدرس: الارتفاع (من ٠ إلى ٣٠٠٠ متر) على المحور الأفقي ودرجة الغليان (من ٨٨ إلى ١٠٠ °C) على الرأسي. صل النقاط بخط. استخدمه لتقدير درجة الغليان عند ١٥٠٠ متر. ثم اكتب جملتين: لماذا تطهو حلّة الضغط أسرع، ولماذا هي للكبار فقط.

تدرّب
1
هل يرفع الضغط الأعلى درجة غليان الماء أم يخفضها؟
2
مستعينًا بجدول الدرس، قدّر درجة غليان الماء عند ١٥٠٠ متر.
3
تنصهر مادة عند ٢٠ °C وتغلي عند ١٥٠ °C. ما حالتها عند ١٠٠ °C؟ وعند ١٠ °C؟
4
لماذا يُنثر الملح على الطرق المتجمدة؟