מצבי צבירה
מצב צבירה הוא האופן שבו החלקיקים של החומר צבורים (ערוכים). למעשה תכונותיו של כל חומר נקבעים ע”י מבנה החלקיקים שבו וסידורם במרחב. מצבי הצבירה העיקריים הם מוצק, נוזל או גז, ובכל בכל מצב צבירה החלקיקים ערוכים באופן אחר.
לדוגמה: מים.
מוצק נוזל גז
מוצק – במוצק המולקולות קרובות מאד זו לזו ויש ביניהן קשרים חזקים. לאטומים תנועה תנודתית (ויברציונית) בלבד – מיקומו של אטום בחומר קבוע ביחס לשאר האטומים, כלומר תזוזתו קטנה ביותר והוא שומר על מקומו. מוצק לא משנה את צורתו ואת נפחו כתלות בכלי שבו הוא נמצא.
נוזל – בנוזל המולקולות רחוקות במעט יותר זה מזה מאשר במוצק אולם עדיין קיימים כוחות משיכה וקשרים ביניהם. המולקולות בנוזל אינן מסודרות והן יכולות לשנות את מיקומן ביחס לאחרים. נוזל בכלי יקבל את צורת הכלי, אך לא ימלא בהכרח את נפחו.
גאז – המרחק בין המולקולות גדול מאד (יחסית למוצק). החלקיקים לא מפעילים כוחות משיכה אחד על השני והם חופשיים לנוע. גז בכלי תופס את כל נפח הכלי ומקבל את צורתו.
| 1. מים, קרח ואדי מים הם: | ||||||
| שלושה חומרים שונים. | ||||||
| שלושה חומרים שונים באותו מצב צבירה. | ||||||
| שלושה מצבי צבירה של אותו חומר. | ||||||
| שלושה חומרים שונים במצבי צבירה שונים. | ||||||
|
||||||
| 2. מה אינו משתנה במעבר ממצב צבירה אחד לאחר? | ||||||
| סוג החלקיקים | ||||||
| המרחק בין החלקיקים | ||||||
| הכוחות בין החלקיקים | ||||||
| התכונות של החומר | ||||||
|
||||||
צפו בסרטון המצורף וענו על השאלות בהמשך (ניתן לצפות רק בדפדפן אקספלורר).
http://science.cet.ac.il/science/museum/cube.asp
| בחימום, מוצק הופך לנוזל והחלקיקים נעים מהר יותר | ||||
| נכון | ||||
| לא נכון | ||||
|
||||
| בחימום, נוזל הופך לגז והחלקיקים נעים מהר יותר ומתרחקים זה מזה | ||||
| נכון | ||||
| לא נכון | ||||
|
||||
| בחימום, נוזל הופך לגז והחלקיקים שלו נעשים גדולים יותר | ||||
| נכון | ||||
| לא נכון | ||||
|
||||
חיממו נוזל שהפך לגז בכלי סגור. לפניכם רשימה של תכונות. אילו מתכונות הנוזל נשמרו ואילו תכונות השתנו כאשר הנוזל הופך לגז? מלאו את החסר ורשמו: נשמר או משתנה.
|
נפח
|
|||
|
משתנה
|
|||
|
|||
|
מסה
|
|||
|
נשמר
נשמרת
|
|||
|
|||
|
סידור החלקיקים
|
|||
|
משתנה
|
|||
|
|||
|
המרחק בין החלקיקים
|
|||
|
משתנה
|
|||
|
|||
|
גודל החלקיקים
|
|||
|
נשמר
|
|||
|
|||
|
כוחות המשיכה בין החלקיקים
|
|||
|
משתנה
משתנים
|
|||
|
|||
|
חופש התנועה של החלקיקים
|
|||
|
משתנה
|
|||
|
|||
|
מהירות התנועה של החלקיקים
|
|||
|
משתנה
|
|||
|
|||
כלומר לכל מצב צבירה תכונות אחרות
דוגמא נוספת: פחמן
הפחמן כידוע, מופיע בטבע במספר מבנים מרחביים, כשהידועות ביניהן הן: גרפיט, יהלום ופולרן. למרות שהמבנים המרחביים של גרפיט, יהלום ופולרן בנויים כולם מאטומי פחמן, לכל אחד מהם תכונות ושימושים שונים.
לפניכם תמונות של מודלים המתארים את המבנים המרחביים השונים שבהם מופיע הפחמן:
|
יהלום – חומר חזק, שקוף ומבריק, מבודד חשמלית. משמש כתכשיט.
|
גרפיט – חומר רך ושחור. מוליך חשמלית. משמש לעפרונות.
|
פולרן – חומר קשיח פי 20 מפלדה. מוליכות חשמלית גדולה פי 100 משל נחושת. |
הפולרן בנוי מ- 60 אטומי פחמן והמבנה המרחבי שלה דומה לכדורגל. הפולרן התגלה בניסויי מעבדה בשנת -1985. מאוחר יותר נתגלה כי פולרן מתקיים גם מחוץ לסביבה מעבדתית (לדוגמה, בפיח מנרות ומדורות). הפולרן נקרא על שם האדריכל ריצ’רד פולר שהמציא ופיתח מבנה כיפתי העשוי מצורות שטוחות.
| ההבדל בין יהלום לגרפיט הוא: | ||||||
| היהלום קשה יותר | ||||||
| הגרפיט קשה יותר | ||||||
| היהלום הוא חומר מוליך חשמל | ||||||
| הגרפיט הוא חומר מבודד | ||||||
|
||||||
| ממה נובע ההבדל בין יהלום לגרפיט? | ||||||
| סוג אטומים שונה | ||||||
| סידור אטומים שונה | ||||||
| מצב צבירה שונה | ||||||
| גודל האטומים שונה | ||||||
|
||||||
