Week 1 · Unit 1 Matter and Energy, opener; Lesson 1 States of Matter: solids, liquids and gases and their properties, the particle model, plasma · 3 lessons
2
نموذج الجسيمات يفسر الفروق
Science Prep 2 Term 1, Unit 1: pp. 1–9
الهدفأستخدم نموذج الجسيمات لتفسير اختلاف سلوك المواد الصلبة والسائلة والغازية، ولماذا تنضغط الغازات وتنتشر المواد.
كلمات جديدة
جسيم · ذرة أو جزيء تتكون منه المادةالانتشار · انتشار الجسيمات من المكان الذي توجد فيه بكثرة إلى المكان الذي توجد فيه بقلةالحركة البراونية · اهتزاز حبيبات الغبار أو حبوب اللقاح بسبب اصطدام جزيئات المائع بها
الشرح
تقول نظرية الجسيمات إن كل مادة مكوّنة من جسيمات هي ذرات أو جزيئات، وهي أصغر من أن نراها. وجميع جسيمات المادة الواحدة متماثلة وتختلف عن جسيمات المواد الأخرى. وبين الجسيمات قوى تجاذب تختزن طاقة وضع، وبينها مسافات بينية. وللجسيمات أيضًا طاقة حركة، فهي لا تتوقف عن الحركة. في المادة الصلبة تكون قوى التجاذب كبيرة والمسافات صغيرة، فتهتز الجسيمات حول أماكن ثابتة. وفي السائل تكون المسافات أكبر قليلًا وتنزلق الجسيمات فوق بعضها، لذلك ينساب السائل. وفي الغاز تكون المسافات كبيرة جدًا وقوى التجاذب ضعيفة جدًا، فتتحرك الجسيمات بحرية وتتباعد وتملأ الإناء. ويُضغط الغاز لأن فيه فراغًا كبيرًا يمكن تقليله، أما الجسيمات نفسها فلا تصغر. ويحدث الانتشار لأن الجسيمات المتحركة تتفرق: بسرعة في الغازات وببطء في السوائل وببطء شديد في المواد الصلبة، وتزداد سرعته بالتسخين. وقد رأى عالم النبات الإسكتلندي روبرت براون عام ١٨٢٧ حبوب لقاح تهتز في الماء. ونعرف اليوم أن جزيئات الماء السريعة تصطدم بها من كل الجهات.
أمثلة محلولة
لماذا تصل رائحة العطر إلى آخر الغرفة؟ لأن جسيماته تتحرك وتصطدم بجسيمات الهواء وتنتشر من المكان الذي توجد فيه بكثرة إلى المكان الذي توجد فيه بقلة. هذا انتشار في الغاز، وتصل الرائحة إليك في ثوانٍ.
وُضعت قطرة ملوّن غذائي في كأسين متماثلين، أحدهما فيه ماء بارد والآخر ماء بدرجة حرارة الغرفة. تنتشر القطرة أسرع في الكأس الأدفأ لأن الجسيمات الأدفأ أسرع حركة. وفي الكأسين كليهما تنتشر أبطأ بكثير من رائحة في الهواء.
لماذا يصعب دفع مضخة الدراجة عندما يكون مخرجها مسدودًا؟ لأن جسيمات الهواء تُضغط في حجم أصغر فتصطدم بالجدران أكثر. الجسيمات لم تصغر، وإنما صغرت المسافات بينها.
نشاط الفصل
صينية الجسيمات. ضع طبقة من الأرز أو العدس في صينية، مستوية ومتراصة: هذه مادة صلبة. أمل الصينية وهزّها برفق لتنزلق الحبات: هذا سائل. ثم هزّها بقوة ودع بعض الحبات يتباعد: هذا غاز. ارسم الحالات الثلاث. ثم اكتب نقطة واحدة يكون فيها نموذجك ضعيفًا لتمثيل الجسيمات الحقيقية (مثلًا الجسيمات الحقيقية لا تتوقف أبدًا).
تدرّب
1
كيف تتحرك جسيمات المادة الصلبة؟
تهتز حول أماكن ثابتة.
2
لماذا يمكن ضغط الغاز أكثر بكثير من السائل؟
لأن المسافات بين جسيمات الغاز كبيرة جدًا فيمكن تقريب الجسيمات من بعضها.
3
أي رسم يمثل سائلًا؟ وكيف عرفت؟
الرسم الأوسط: الجسيمات متلامسة لكنها ليست في صفوف منتظمة، وله سطح.
4
تحت المجهر تهتز حبة لقاح في الماء. ما الجسيمات التي تحركها فعلًا؟
جزيئات الماء غير المرئية التي تصطدم بحبة اللقاح باستمرار.
