المادة: الخصائص، الخلائط، والتغير الفيزيائي مقابل التغير الكيميائي
المادة هي كل شيء له كتلة ويشغل حيزًا. تشمل المواد الصلبة التي يمكنك حملها، والسوائل التي يمكنك صبها، والغازات التي تنتشر وتملأ الفضاء. حالات المادة ليست مجرد تسميات. إنها تصف كيفية تصرف الجسيمات. في المواد الصلبة، تكون الجسيمات معبأة بشكل وثيق وتهتز في مكانها، مما يساعد المواد الصلبة على الحفاظ على شكلها. في السوائل، تبقى الجسيمات قريبة ولكن يمكنها الانزلاق بجانب بعضها البعض، مما يسمح للسوائل بالتدفق. في الغازات، تتحرك الجسيمات بحرية وتنتشر، ولهذا السبب يمكن للغازات أن تملأ غرفة أو تنفخ بالونًا. التفكير من حيث سلوك الجسيمات يجعل المادة أقل غموضًا وأكثر قابلية للتنبؤ.
للمادة خصائص تساعدك على تحديد المواد واختيارها للمهام. بعض الخصائص تُلاحظ بالحواس، مثل اللون، الملمس، الرائحة، واللمعان. أخرى تُقاس، مثل الكتلة، الحجم، الكثافة، ودرجة الحرارة. الكثافة تساعد في تفسير الطفو والغرق. قد يكون جسمان بنفس الحجم ولكن ليس بنفس الكتلة. الحجر الثقيل يغرق بينما قد يطفو قطعة من الخشب الجاف. بعض الخصائص تتعلق بكيفية تفاعل المادة مع الطاقة. المعادن غالبًا ما توصل الحرارة جيدًا، وهو مفيد للطهي، ولكنه يمكن أن يسبب حروقًا إذا تم التعامل معه بلا مبالاة. بعض المواد توصل الكهرباء، بينما تعزل أخرى. هذه الخصائص تشكل تصميم الأدوات، خيارات البناء، وقواعد السلامة.
يمكن تصنيف التغيرات في المادة إلى تغيرات فيزيائية وتغيرات كيميائية. التغيرات الفيزيائية تغير الشكل، الحالة، أو الترتيب دون خلق مادة جديدة. ذوبان الجليد، تجميد الماء، قطع الورق، تمدد المطاط، وذوبان السكر في الماء هي تغيرات فيزيائية. التغيرات الكيميائية تخلق مواد جديدة بخصائص مختلفة. حرق الخشب يخلق الرماد والغازات. يتكون الصدأ عندما يتفاعل الحديد مع الأكسجين والرطوبة. الطهي يمكن أن يسبب تغيرات كيميائية تغير الطعم، الملمس، والبنية. التغيرات الكيميائية غالبًا ما تتضمن تغيرات في الطاقة، مثل الحرارة المنبعثة من الاحتراق أو الحرارة الممتصة أثناء بعض التفاعلات. الفرق الرئيسي هو أن التغيرات الكيميائية عادة ما يكون من الصعب عكسها باستخدام طرق بسيطة.
الخلائط هي تركيبات من المواد التي لا ترتبط كيميائيًا في مادة جديدة. العديد من المواد اليومية هي خلائط: التربة، الهواء، الشاي مع السكر، الحساء، الخرسانة، وحتى العديد من المعادن المستخدمة في الأدوات. يمكن فصل الخلائط بالاستفادة من الخصائص المختلفة. التصفية تفصل المواد الصلبة عن السوائل عندما تكون الجسيمات أكبر من ثقوب الفلتر. الترسيب يفصل الجسيمات الأثقل التي تغرق مع مرور الوقت. الغربلة تفصل الجسيمات حسب الحجم. التبخر يفصل المواد الصلبة المذابة عن السوائل، مثل الملح من الماء المالح. التقطير يمكن أن يفصل السوائل ذات نقاط الغليان المختلفة عندما يمكنك تسخين وتكثيف الأبخرة بأمان. فهم طرق الفصل يساعد في تنظيف المياه، الطهي، الزراعة، وحتى إعادة التدوير.
الحرارة ودرجة الحرارة تؤثران بشكل كبير على المادة. التسخين يزيد عمومًا من حركة الجسيمات، مما يمكن أن يسبب التمدد، الذوبان، التبخر، والذوبان الأسرع. التبريد يبطئ الجسيمات، مما يمكن أن يسبب الانكماش، التكثيف، والتجميد. هذا مهم في الحياة الواقعية. قد يرتخي غطاء الجرة بعد التسخين لأن المعدن يتمدد قليلاً. يتكون الندى الصباحي عندما يلتقي الهواء الدافئ الرطب بسطح بارد ويتكثف بخار الماء. يمكن أن تتشقق الطرق عندما يتجمد الماء في الفجوات الصغيرة ويتمدد. يستخدم الناس هذه التأثيرات عمدًا عند الطهي، تخزين الطعام، تجفيف المحاصيل، والبناء بمواد يجب أن تتحمل تغيرات الطقس.
تعلم المادة هو قوة عملية. يساعدك على التنبؤ بالنتائج وتجنب الأخطاء. تتعلم لماذا بعض الحاويات آمنة للسوائل الساخنة وأخرى ليست كذلك. تتعلم لماذا يحتاج الماء النظيف إلى التصفية المناسبة وأحيانًا الغليان. تتعلم لماذا تدوم بعض المواد لفترة أطول في الهواء الطلق. المادة ليست مجرد "أشياء". إنها مجموعة أدوات العالم الفيزيائي، وفهمها يساعد الناس على البناء، الإصلاح، الطهي، الزراعة، والعيش بأمان أكثر.
الاختبار 1
- اذكر الحالات الثلاث الشائعة للمادة.
- كيف تتصرف الجسيمات بشكل مختلف في المادة الصلبة مقابل الغاز؟
الاختبار 2
- اذكر خاصيتين قابلتين للقياس للمادة.
- ما الخاصية التي تساعد في تفسير الطفو والغرق؟
الاختبار 3
- أعط مثالاً واحدًا على تغير فيزيائي.
- أعط مثالاً واحدًا على تغير كيميائي.
الاختبار 4
- ما هو الخليط؟
- اذكر طريقتين لفصل الخليط.
الاختبار 5
- اذكر طريقة واحدة تؤثر بها الحرارة على المادة.
- اذكر مهمة واحدة في الحياة اليومية تعتمد على تغير المادة.