מצבי צבירה



חומר רקע

בטבע קיימים 3 מצבי צבירה : מוצק, נוזל, גז .
ניתן להעביר חומרים ממצב צבירה אחד למצב אחר, באמצעות קירור או חימום:
התמצקות עיבוי
מוצק
נוזל גז
התכה איוד
התכה והתמצקות הנה שני תהליכים הפיכים זה לזה.
התכה - מעבר ממוצק לנוזל באמצעות חימום.
התמצקות - מעבר מנוזל למוצק באמצעות קירור.
איוד ועיבוי אף הם תהליכים פיזיקליים הפיכים זה לזה.
איוד - מעבר מנוזל לגז באמצעות חימום.
עיבוי - מעבר מגז לנוזל באמצעות קירור.
לכל חומר יש טמפ' היתוך וטמפ' רתיחה האופייניים רק לו.
1. טמפ' רתיחה - טמפ' בה משנה הנוזל את מצב צבירתו והופך לגז. בחומר טהור (ללא מזהמים) טמפ' הרתיחה שווה לטמפ' העיבוי.
2. טמפ' היתוך - טמפ' בה משנה המוצק את מצב צבירתו והופף לנוזל. בחומר טהור (ללא מזהמים) טמפ' ההיתוך שווה לטמפ' ההתמצקות.


פעילות מס' 1 נקודת התכה


המטרה - בניסוי זה ננסה להמחיש מהי נקודת התכה של חומרים מוצקים שונים המוכרים מחיי היומיום.
כמו כן ניתן להמחיש כי אבחנה בין חומר לחומר ניתנת לביצוע על ידי בדיקת נקודת ההתכה שלהם משום שהינה אופיינית לחומר.


כלים וחומרים


חבילת מרגרינה
שעווה גולמית
שלוש מבחנות גדולות או כוסיות
פלטת חימום
כוס כימית שתשמש אמבט מים
טרמומטר מעבדתי (לטמפ' עד °C 001)
קרח

פעילות

1. יש להכניס למבחנה ראשונה גוש שעווה, למבחנה שניה חתיכת מרגרינה, לשלישית שברי קרח
2. להכניס טרמומטר למבחנה הראשונה, יש לאחוז טרמומטר כך שתחתיתו נוגעת בחומר ואינה נוגעת בכלי (ניתן לקבע את הטרמומטר באמצעות אטב כביסה).
3. את המבחנה יש להציב מעל הכוס הכימית עם המים שתוצב על פלטת החימום
4. יש לחמם בעדינות את המבחנה ולבחון את קריאת הטמפ' כאשר תתחיל התכת החומר תתייצב הטמפ'. זו תהיה נקודת ההתכה של השעווה. נרשום את הטמפ' הזו.
5. נאפשר למבחנה להתקרר, מהי הטמפ' שבה השעווה תתמצק ? נרשום את הטמפרטורה.
6. כמו כן נבצע עבור שתי המבחנות הנוספות.


תוצאות ומסקנות


קיבלנו עבור כל חומר טמפרטורת התכה שונה מהווה את נקודת ההתכה של החומר בתנאי הסביבה והנה תכונה פיזיקלית אופיינית לחומר.
כמו כן ראינו שטמפ' ההתכה וטמפ' המיצוק של אותו חומר זהות.


פעילות מס' 2 נקודת התכה


המטרה בפעילות זו נשתמש בשעווה גולמית על מנת להדגים שימוש שניתן לעשות בתכונה הפיזיקלית של נקודת התכת החומר המוצק.

כלים וחומרים

- שעווה גולמית כ- 002 גר' לתלמיד



- פלטת חימום או להבה חזקה
- 3 עד 5 סירים קטנים



- כחמישה מקלות לבחישה



- צבעי פסטל (כחבילה ל- 5 ילדים)



- גליל חוט כותנה או צמר או חוט רקמה
- כפתור קטן לכל ילד



- צנצנת זכוכית קטנה או כוס בעלת פתח רחב יותר מן הבסיס, אחת לכל ילד.
- מספריים לכל תלמיד

- אמבט מי קרח לכל 3 - 5 תלמידים

- כוס פלסטיק שקופה חד פעמית לכל ילד



- מצקת




פעילות

1. להתיך בשלשה עד חמישה כלים את השעווה הגולמית,בחום נמוך בכדי שהשעווה לא תיחרך.
2. להכניס לכל כלי יחידת צבע פסטל מצבע שונה ולהתיך יחד עם השעווה עד קבלת גוון עמוק.
3. כל ילד יכין כוס פלסטיק שקופה, יקשור כפתור לקצה חוט, ישלשל את החוט לצנצנת כך שהכפתור יהיה בתחתית ויהווה משקולת. החוט יבלוט מפתח הצנצנת כ- 5 סמ'.


4. יש לשפוך בעזרת מצקת שכבות של שעווה בצבעים שונים לתוך הכוס כאשר יש לתת לכל שכבה להתמצק חלקית לפני שפיכת השכבה הבאה.
5. כדאי להשתמש במי קרח על מנת ששכבות השעווה יצתמקו מהר יותר.
6. לאחר מילוי הכוס יש להשאיר להתקרר ולהתמצק
7. לאחר חילוץ מן הכוס (אפשר לטבול במים חמים את הצנצנת כדי להקל על החילוץ, או לגזור במספריים את הכוס) מתקבל נר צבעוני ושימושי.


והנה התוצאה נר צבעוני



פעילות מס' 3 - נקודת רתיחה


בניסוי זה ננסה להמחיש מהי נקודת רתיחה של חומרים נוזליים שונים המוכרים מחיי היומיום.
כמו כן ניתן להמחיש כי אבחנה בין חומר לחומר ניתנת לביצוע על ידי בדיקת נקודת הרתיחה שלהם משום שהינה אופיינית לחומר.

כלים וחומרים

1. ארבע מבחנות גדולות
2. פלטת חימום או להבה
3. טרמומטר מעבדתי (לטמפ' עד °C 001)



4. בקבוקן אצטון
5. בקבוקון כהל מתילי
6. בקבוקון שמן פראפין

מהלך העבודה

1. יש לשפוך לארבע מבחנות שונות ארבעה נוזלים שונים (אחד לכל מבחנה): מים, שמן, כהל, אצטון כ- שליש מבחנה
2. להכניס טרמומטר למבחנה הראשונה, יש לאחוז טרמומטר כך שתחתיתו נוגעת בחומר ואינה נוגעת בכלי (ניתן לקבע את הטרמומטר באמצעות אטב כביסה).
3. את המבחנה יש להציב אמבט מים שיוצב על פלטת החימום
4. כאשר תתחיל רתיחת החומר תתייצב הטמפ'. זו תהיה נקודת רתיחת המים. נרשום את הטמפ' הזו
5. כמו כן נבצע בשתי המבחנות הנוספות המכילות אצטון וכהל (בזהירות שלא לנשום את האדים).
6. את השמן יש לחמם אחרון ולראות שלמעשה לא ניתן להרתיח אותו באמצעים העומדים לרשותנו (יש לנקוט זהירות רבה, שמן רותח גורם לכוויות קשות !! לכן יש להשתמש בכמות מועטה של שמן)


תוצאה ומסקנות

קיבלנו עבור כל חומר טמפ' רתיחה שונה המהווה את נקודת הרתיחה של החומר בתנאי הסביבה והנה תכונה פיזיקלית אופיינית לחומר.
טמפרטורת הרתיחה של מים הנה כ- °C 001
טמפרטורת הרתיחה של כהל מתילי הנה כ- °C 56
טמפרטורת הרתיחה של אצטון הנה כ- °C 5.97
טמפרטורת הרתיחה של שמן הנה מעל - °C 002



פעילות משנה

יש לטפטף לכל ילד על גב היד טיפת מים
לאחר מכן לטפטף טיפת כהל ועל היד השניה טיפת אצטון. הילדים יחושו שהעור תחת הטיפה מתקרר, האצטון וכהל יתנדפו.


תוצאה ומסקנות

בתנאי הסביבה כהל ואצטון קרובים מאוד לנקודת הרתיחה, בבואם במגע עם העור הם "שואבים" ממנו חום בעזרת אנרגיה זו הם עוברים מנוזל לגז.
מאחר ו"נשאב" ממנו חום העור למעשה מתקרר.