علوم دوم راهنمايي
بخش اول – ماده و تغييرات آن
تغيير و انواع آن:مي دانيد كه ذوب شدن يخ يعني تبديل يخ جامد به آب مايع نمونه اي از تغيير در حالت ماده است اين تغيير، از آب در حالت جامد (يخ) آغاز به آب در حالت مايع پايان مي يابد.تصوير زير، شيوه ي قرارگرفتن مولكول هاي آب در دو حالت جامد و مايع چه تفاوت هايي با هم دارند؟
درك وقوع يك تغيير هميشه به اين سادگي نيست ممكن است با تغييرويژگي هاي ديگري از ماده همراه باشد. به اين ويژگي ها خواص ماده گفته مي شود.خواص ماده بر دو نوعند. خواص فيزيكي و خواص شيميايي.
خواص فيزيكي و تغيير فيزيكي:
هنگامي كه يك ورق كاغذ پاره مي شود تنها ابعاد آن (يكي از خواص فيزيكي آن ورقه ي كاغذي) تغيير مي كند. در اين هنگام مي گوئيم كه ورقه ي كاغذ تغيير فيزيكي كرده است. در اين تغيير،جنس ورقه تغييري نمي كند. يعني كاغذ به ماده ي ديگري تبديل نمي شود.فكر كنيد :در اين متن به چند خاصيت فيزيكي گوگرد مشاهده شده است،با كشيدن خط زير هر خاصيت آن ها را مشخص كنيد:«گوگرد جامد شكننده زردرنگي است كه در دماي 119ºC ذوب مي شود و در دماي 445ºC به جوش مي آيد. اين نافلز جريان برق را از خود عبور نمي دهد وارد آب حل نمي شود» .فكر كنيد : آيا مي توان تغيير فيزيكي را به تغيير در شيوه ي قرارگرفتن ذره هاي سازنده يك ماده در كنار هم نسبت دارد؟چون در تغيير فيزيكي خود ذرات هيچ تغيري نمي كند، بلكه جنبش و سرعت آن ها نسبت به همديگر تغيير مي كند.
خواص شيميايي و تغيير شيميايي:
اگر با پاره شدن ورقه ي كاغذ جنس آن تغيير نمي كند ولي با سوزاندن آن، كاغذ به ماده ي تازه اي تبديل مي شود كه ديگر كاغذ خواص اوليه را ندارد. در اين حالت كاغذ دچار يك تغيير شيميايي شده است. تغييري كه طي آن از يك يا چند ماده، ماده يا مواد شيميايي تازه اي بوجود مي آيد.
خواص شيميايي يك ماده به مجموعه خواص گفته مي شود كه تمايل يا عدم تمايل آن ماده براي شركت در تغيير شيميايي بيان مي كند. .فكر كنيد : درهر مورد با بيان علت ،تغييرهاي شرح داده شده را در دو دسته ي فيزيكي و شيميايي قرار دهيد.
تغيير
نوع
دليل
ماست پس از مدتي ماندن در هواي گرم ترش مي شودبر اثر مصرف بيش از اندازه ي قند دندان ها سياه مي شوندكشيدن سمباده روي يك ظرف نقره اي تيره به آن جلا مي بخشدگوشت سرخ بر اثر پخته شدن به رنگ قهوه اي در مي آيدسطح تيرآهن پس از مدتي رنگ سرخ مايل به قهوه اي پيدا مي كند
شيمياييشيمياييفيزيكيشيمياييشيميايي
تغييرذراتتغيير ذراتتغييرنكردن ذراتتغييرذراتتغييرذرات و زنگ زدن
فكر كنيد :1 – كداميك از واژه هاي زير براي بيان تغيير فيزيكي و كداميك براي معرفي تغيير شيميايي بكار مي روند.
خردكردن ، ساييدن ، ذوب شدن ، تبخير شدن ، آسياب كردن----> تغيير فيزيكيفاسد شدن ، زنگ زدن، سوزاندن ----> تغيير شيميايي
2- براي شمع سه خاصيت فيزيكي و يك خاصيت شيميايي مثال بزنيد.
خاصيت شيميايي :به آساني مي سوزد خاصيت فيزيكي: جامد است – براثر گرما ذوب مي شود – رنگ آن معمولاً سفيد مايل به زرد است.
3- آيا مي توانيد تغيير شيميايي را به تغيير در ساختار ذره هاي سازنده ي ماده نسبت داد ؟ با توجه به شكل زير پا سخ خود را توضيح دهيد
بله،چون مولكول هاي سه اتمي گاز NO2 قهوه اي رنگ وقتي سرد مي شود به مولكول هاي چهار اتمي N2O4 بي رنگ است تبديل مي شود پس چون ساختار مولكولي عوض شده تغيير شيميايي است.
نشانه هاي تغيير شيميايي:
مي دانيد كه تغيير به دو صورت فيزيكي و شيميايي به وقوع مي پيوندد. اما چگونه مي توان اين دو نوع تغيير را از يكديگر متمايز كرد؟با اجراي يك آزمون ساده و به كمك نشانه هاي شيميايي مي توان برخي مواد را شناسايي كرد، براي نمونه با برخي آزمايشها مي توان (آزمايش ص 7 كتاب) به وجود مس، نشاسته و كربن و دي اكسيد پي برد. به اين آزمايش هاي ساده آزمون شيميايي مي گويند.
فكر كنيد :معلوم كنيد كه در هر مورد تغيير توضيح داده شده فيزيكي يا شيميايي است؟ آيا با اطلاعات داده شده مي توان به اين پرسش پاسخ داد؟ چرا؟
1- يك مايع بي رنگ بر اثر گرم شدن به مرور ناپديد مي شود.فيزيكي : چون تبخير شده است2 – يك مايع سرد مي شود و جامدي در ظرف ته نشين مي شود.فيزيكي :چون وقتي سرد مي شود مقداري از مواد محلول آن رسوب مي كند3 – يك ماده ي جامد آبي رنگ در آب حل مي شود و آب را به رنگ آبي درمي آورد. فيزيكي : چون ماده در آب حل شده است.4 – يك ماده جامد آبي رنگ مي شود و بوي تندي به مشام مي رسد. اطلاعات كامل نيست. زيرا ممكن است اين مايع وقتي به بخار تبديل مي شود بوي تند و تيز باشد يا ممكن است اين مايع بر اثر گرما با يك ماده ديگر واكنش شيميايي انجام داده باشد و بوي تند و تيز ايجاد كند.
اجزاي يك تغيير شيميايي:
در هر تغيير شيميايي ماده يا مواد تازه اي بوجود مي آيد. به اين ماده يا مواد جديد فرآورده هاي تغيير شيميايي مي گويند . هنگامي كه مقداري گوگرد و آهن با يكديگر واكنش نشان مي دهند آهن سولفيد بدست مي آيد. آهن سولفيد فرآورده اين تغيير شيميايي است. موادي كه آغاز كننده تغيير شيميايي هستند. واكنش دهنده ها يا واكنش گرها گفته مي شوند. در مثال ياد شده آهن گوگرد واكنش دهنده هستند.
با كمك يك معادله نوشتاري مي توان رابطه ي ميان واكنش دهنده ها و فرآورده ها در يك تغيير شيميايي را نشان داد. براي نمونه به معادله ي نوشتاري واكنش ميان آهن و گوگرد توجه كنيد:آهن+ گوگرد(واكنش دهنده ها)----> آهن سولفيد(فرآورده)
علوم دوم راهنمايي
ادامه بخش اول - سوختن نوعي تغيير شيميايي
هنگامي كه به يك شعله ي شمع نگاه مي كنيد يا به يك اجاق خوراك پزي، در حال نگاه كردن به يك تغيير شيميايي هستيد.
مي دانيد كه اشتعال پذيري يك خاصيت شيميايي است. در واقع ماده اشتغال پذير طي يك تغيير شيميايي كه سوختن ناميده مي شود، به مواد تازه اي تبديل مي شود. در اين تغيير شيميايي يك ماده اشتغال پذير كه ماده ي سوختني گفته مي شود، با اكسيژن موجود در هوا براي نمونه ، به هنگام سوختن شمع دو عنصر كربن و هيدروژن كه عنصرهاي سازنده ي شمع هستند با اكسيژن هوا تركيب مي شوند و آب و كربن دي اكسيد توليد مي كنند. همان طور كه مشاهده مي شود در اين واكنش نور و گرما نيز آزاد مي شود.آهن در برابر هوا به آهستگي با اكسيژن واكنش نشان مي دهد و دچار تغيير شيميايي مي شود. به اين تغيير شيميايي زنگ زدن مي گويند. اگر چه اين تغيير شيميايي با توليد ماده اي به نام زنگ آهن يا اكسيد آهن همراه است ولي مانند سوختن شمع نور و گرماي قابل توجهي آزاد نمي كند.به طور كلي به واكنش يك ماده با اكسيژن اكسايش مي گويند. واكنش هاي اكسايش عموماً گرماده اند. مقدار گرماي آزاد شده بر اثر اكسايش در موارد مختلف متفاوت است. در برخي از اكسايش ها كه با توليد شعله همراه اند. انرژي قابل توجهي آزاد مي شود. سوختن شمع چنين واكنشي است. شمع را از ماده اي به نام پارافين مي سازند. پارافين از تركيب شيميايي دو عنصر كربن و هيدروژن بوجود مي آيد. در اثر سوختن پارافين،افزودن بر توليد كربن دي اكسيد و بخار آب مقدار قابل توجهي انرژي نيز آزاد مي شود.انسان با سوزاندن برخي مواد سوختني انرژي مورد نياز زندگي خود را تأمين مي كند. به اين دسته از مواد سوختني كه تنها براي تأمين انرژي سوزانده مي شوند سوخت مي گويند. نفت، بنزين ،گازوئيل ،زغال سنگ و گاز شهري از جمله مهمترين سوخت ها به شمار مي روند.آتش حاصل از سوختن همان نور و گرمايي است كه ازواكنش ماده ي سوختني با اكسيژن توليد مي شود. البته براي ايجاد آتش تنها قرار گرفتن يك ماده سوختني در مجاورت اكسيژن كافي نيست، بلكه شرط سومي نيز لازم است. گرما سومين شرط لازم براي ايجاد آتش سوزي است. شكل روبرو كه به مثلث آتش معروف است رابطه ي ميان اين سه شرط را بخوبي نشان مي دهد.
فكر كنيد گرماده يا گرماگير بودن هر يك از تغييرهاي فيزيكي و شيميايي زير را با آوردن دليل مشخص كنيد.1 – تبخير آب 2 – پختن غذا3 – سوختن نفت
1 – گرماگير : زيرا براي تبديل آب به بخار گرماي زيادي لازم است.2 – گرماگير :براي اينكه غذا پخته شود به انرژي گرمايي نياز دارد.3 – گرماده : زيرا وقتي نفت شروع به سوختن مي كند مقداري زيادي گرما توليد مي شود.
انرژي و تغييرهاي فيزيكي و شيميايي:
هر تغييري چه فيزيكي و چه شيميايي در ماده با تغيير انرژي – گرفتن يا آزاد ساختن همراه است. يخ بدون گرفتن گرما ذوب نمي شود و گرماي خانه ي ما نيز از انرژي آزاد شده براي سوختن نفت، يا گاز تأمين مي شود. بر اين مبنا تغييرهاي فيزيكي و شيميايي را به دو دسته گرماده و گرماگير تقسيم مي كنند. تغيير گرماده به تغييرهايي گفته مي شود كه با آزاد كردن انرژي – عموماً به صورت گرما – همراه اند. در حالي كه تغييرهاي گرماگير آن دسته تغييراتي هستند كه با گرفتن انرژي عموماً به صورت گرما به وقوع مي پيوندد.به انرژي ذخيره شده در مواد شيميايي انرژي شيميايي مي گويند. تغييرهاي شيميايي سبب آزاد شدن اين انرژي يا افزايش انرژي شيميايي اندوخته شده در مواد شيميايي مي شوند.
سرعت تغييرهاي شيميايي :
تغييرهاي شيميايي با سرعت هاي متفاوتي روي مي دهند. در واقع آهسته و برخي تند به پيش مي روند.اگر سرعت يك واكنش شيميايي را سرعت مصرف شدن مواد واكنش دهنده با سرعت توليد فرآورده هاي آن واكنش در نظر بگيريم. در اين صورت واكنشي مانند انفجار مواد منفجره، كه در آن دهها يا صدها كيلوگرم ماده منفجره در كمتر از يك ثانيه مصرف مي شود را مي توان يك واكنش بسيار سريع دانست. اين در حالي است كه روزها طول مي كشد تا فقط سطح يك تيرآهن زنگ آهن پوشيده شود. به اين علت زنگ زدن آهن از جمله واكنش هاي شيميايي آهسته به شمار مي آيد.
كاتاليزگرها :
يكي ديگر از عواملي كه باعث افزايش سرعت واكنش هاي شيميايي مي شود، افزون موادي به واكنش دهنده هاست. اين مواد كه كاتاليزگرها ناميده مي شوند سرعت يك واكنش شيميايي را افزايش مي دهند. كاتاليزگرها خود دچار تغيير شيميايي نمي شوند و در پايان واكنش بدون تغيير باقي مي ماند.
جرم و تغييرهاي شيميايي :
از تغييرهاي شيميايي همواره مجموع جرم واكنش دهنده ها برابر مجموع جرم فرآورده هاست.به عبارت ديگر در واكنش شيميايي نه از جرم كم نه بر آن افزوده مي شود. در واقع جرم ثابت باقي مي ماند. اين مطلب قانون بايستگي جرم ناميده مي شود.
فكركنيد با دقت به تصوير زير نگاه كنيد. واكنش دهنده ها و فرآورده هاي واكنش نشان داده شده را مشخص كنيد. اگر مولكول هاي موجود در دو طرف اين واكنش را روي كفه ي ترازو قرار دهيد، كدام سمت سنگين تر خواهد بود؟ چرا؟
هر دوكفه با هم برابر هستند . چون طبق قانون پايستگي جرم در يك واكنش شيميايي جرم واكنش دهنده ها برابر جرم فرآورده ها مي باشد.
علوم دوم راهنمايي
بخش دوم ،انرژي زندگي فصل 2 ،نور ،رنگ ، بينايي
ديدن :براي آن كه جسمي ديده شود، بايد از آن جسم نور به چشم برسد. بنابراين جسم يا بايد از خودش نور تابش كند و يا نورهايي كه بر آن تابيده شده است، به طرف چشم بيننده بازتاب دهد.جسم هايي مانند شمع روشن، لامپ روشن يا يك قطعه چوب شعله ور از خود نور تابش مي كنند. به اين اجسام كه از خود نور تابش مي كنند منير يا چشمه ي نور مي گويند. اما جسم هايي مانند ميز، صندلي،تخته ي كلاس و ... از خود نوري تابش نمي كنند، بلكه نوري را كه از چشمه هاي نور به آن ها تابيده است به طرف چشم ما باز مي گردانند كه در نتيجه ما مي توانيم آنها را ببينيم. به اين جسم ها غير منير مي گويند.
تمرين كنيد ص 23 در جدول زير نامه چند جسم نوشته شده است. مشخص كنيد كه كداميك چشمه نور (منير) و كدام يك غيرمنير است؟
خورشيد
ماه
تلويزيون
سياره زهره
لامپ مهتابي
ستارگان
چشمه نور
نور به خط راست منتشر مي شود.
دانستيم كه براي ديدن يك جسم بايد از آن جسم نور به چشم ما برسد. به همين دليل حتي اگر جسمي در مقابل ما باشد ولي نوري كه از آن مي تابد به چشم ما نرسد ديده نمي شود.تجربه هاي روزانه ما نشان مي دهد كه نور به خط راست منتشر مي شود. براي مثال، مسير پرتوهاي نور خورشيد وقتي از پنجره به درون اتاق مي تابد، يا از لابه لاي شاخ و برگ درختان انبوه و بلند به زمين مي رسد و يا از سوراخ يك سقف مي تابد، نشانگر اين است كه نور به خط راست منتشر مي شود.هنگام رسم شكل، مسير نور را با خط هاي جهت دار نشان مي دهند و به هر يك از آن شعاع يا پرتو نور مي گويند. يك باريكه ي نور را مي توان مجموعه اي از پرتوهاي نور دانست.
تشكيل سايه :
وقتي نور به جشم هاي غيرمنير مي تابد،چه روي مي دهد به جسم هايي كه نور از آن عبور مي كند جسم شفاف و به جسم هايي كه نور از آن ها عبور نمي كند جسم كدر مي گويند.وقتي پرتوهاي نور به يك جسم كدر، كه در مقابل صفحه اي قرار دارد، مي تابد در پشت جسم برروي صفحه قسمت تاريكي ايجاد مي شود كه سايه نام دارد.
خورشيد گرفتگي و ماه گرفتگي :
عكس زير :خورشيد گرفتگي سال 1378 در ايران را نشان مي دهد.
براي نشان دادن خورشيد و ماه گرفتگي مي توان از دستگاه شبانه روز استفاده نمود. دستگاه شبانه روز، چگونگي ماه گرفتگي و خورشيد گرفتگي را به خوبي نشان مي دهد.
مي دانيد كه كره ماه به دور زمين مي گردد و ماه و زمين نيز با هم به دور خورشيد مي گردند. خورشيد چون از خودش نور تابش مي كند يك چشمه ي نور است. در حالي كه ماه و زمين جسم هاي غيرمنير هستند و نورخود را از خورشيد مي گيرند.هر گاه در چرخش ماه به دور زمين، و هر دو به دور خورشيد،مركزهاي آن سه (ماه ، زمين،خورشيد) روي يك خط راست واقع شود به طوري كه ماه در وسط باشد،ماه جلوي نور خورشيد را مي گيرد و سايه آن روي زمين مي افتد. در نتيجه كساني كه در سايه ماه قرار دارند،خورشيد را تاريك مي بينند. در اين صورت مي گوئيم خورشيد گرفتگي رخ داده است. حال اگر زمين ماه و خورشيد واقع شود. زمين جلوي نور خورشيد را مي گيرد و سايه ي آن روي ماه مي افتد و آن را تاريك مي كند. در اين صورت مي گوئيم ماه گرفتگي رخ داده است.
بازتاب نور :
برگشت نور از سطح يك جسم را بازتاب نور مي ناميم.اگر سطح اجسام را با دست لمس كنيم ، بعضي را صاف و بعضي را ناصاف حس مي كنيم،اجسام صاف را هم اگر در زير ريزبين (ميكروسكوپ) مشاهده كنيم، آن ها را ناصاف و دندانه دار مي بينيم.
اينكه مي توانيم تصوير جسمي را درون سطح هاي صافي مثل شيشه و آينه، ببينيم به دليل بازتاب منظم نور در آن هاست، در حالي كه درون سطح هاي ناصاف، تصويري ديده نمي شود.
فكر كنيد :ص 27 در هنگام روز،در اتاق هايي كه پنجره دارند، معمولاً چراغ روشن نمي كنيم. با وجود اين اشياي داخل اتاق را مي بينيم.علت را توضيح دهيد.
چون نور چشمه ي نوري كه به اجسام غيرمنير تابيده بازتاب پيدا كرده و به چشم ما مي رسد و در نتيجه اجسام غيرمنير ديده مي شوند.
قانون بازتاب نور:
بازتاب پرتوهاي نور از سطح يك جسم همواره از قاعده معيني پيروي مي كند كه به آن قانون بازتاب نور گفته مي شود. براي آشنايي با اين قانون بايد آزمايش كنيد. در بازتاب نور از سطح يك جسم، همواره زاويه ي تابش و بازتاب برابرند.
علوم دوم راهنمايي
ادامه فصل دوم - تصوير در آينه تخت
تصوير يك جسم در آينه، مانند همان جسم است.
سطح آينه ي تخت صاف و صيقلي است. آينه ي تخت يك قطع شيشه است كه پشت آن را نقره يا جيوه اندود كرده اند به همين دليل مي تواند نور را بازتاب دهد. بازتاب نور از سطح آينه تخت منظم است.وقتي جسمي جلوي تخت آينه ي تخت قرار مي گيرد، پرتوهاي نور از هر نقطه آن به آينه مي تابد. اين پرتوها پس از بازتاب از آينه به چشم مي رسند. در ظاهر به نظر مي رسد، كه اين پرتوها از محل برخورد آنها در پشت آينه وارد چشم شده اند و در نتيجه، تصويري شبيه به جشم در پشت آينه بوجود آورده اند در حالي كه مي دانيم در پشت آينه چيزي وجود ندارد، به همين دليل مي گوئيم تصوير در آينه تخت، مجازي است. مشاهده كنيد : ص 30 روبروي يك آينه تخت بايستيد و به تصوير خود در آينه نگاه كنيد. اكنون دست چپ خود را بلند كنيد. تصوير كدام دست خود را بلند مي كند؟ تفاوت شما با تصويرتان چيست؟ نتيجه را پس از بحث در گروه به كلاس گزارش دهيد. تصوير دست راست بالا مي رود. بدن ما يك جسم حقيقي است اما تصوير مجازي است و وجود خارجي ندارد.
آينه هاي كروي :
اندازه تصوير يك جسم در آينه ي تخت با اندازه ي خود جسم برابر است. نوع ديگر از اين آينه وجود دارد كه تصوير جسم در آن ها، گاهي از خود جسم بزرگتر است. شكل زير، نمونه اي از اين دو آينه و تصوير كه در آن ها تشكيل مي شود را نشان مي دهد.
كانون آينه :
شكل زير طرح فعاليتي را كه شما انجام داده ايد نشان ميدهد. نقطه F محل تشكيل تصوير خورشيد است كه آن را كانون آينه مي گويند. در اين شكل قمستي كه سايه زده شده پشت آينه است. تصوير در آينه هاي كوژ، همواره كوچكتر از جسم و مجاز است. يعني درون آينه ديده مي شود اما آينه هاي كاو مي توانند از يك جسم هم تصوير مجازي و هم تصوير حقيقي ايجاد كنند. تصوير مجازي در درون آينه ديده مي شود. اما تصوير حقيقي، بيرون آينه روي يك صفحه تشكيل مي شود. تشكيل تصوير حقيقي يا مجازي،بستگي به فاصله ي جسم از آينه ي كاو دارد.
شكست نور :
وقتي نور به جسم مي تابد، مقداري از آن بازتاب مي كند و ممكن است مقداري از آن نيز از جسم عبور كند.
اما جسم هاي شفاف مانند هوا، شيشه ، آب ، طلق هاي پلاستيكي نور را به خوبي از خود عبور مي دهند. نور در يك محيط معين در مسير مستقيم حركت مي كند. در اين حالت اگر در مسير نور يك قطعه جسم شفاف عمود در مسير نور قرار گيرد،مسير نور در هنگام عبور از جسم هم چنان مستقيم خواهد بود. اما اگر نور در مسير خود، با زاويه اي ديگر به يك جسم شفاف مثلاً شيشه برخورد كند. هنگام ورود به شيشه مسير حركتش مقداري كج مي شود. به اين پديده شكست نور مي گويند. چون در اگر مسير حركت نور را در اين حالت رسم كنيم به صورت يك خط شكسته خواهد بود.
دانستيد كه نور در يك محيط بطور مستقيم حركت مي كند، به همين دليل وقتي شما عقب مي رويد ديگر نور نمي تواند از سكه به چشم شما برسد و آن را نمي بيند،اما وقتي در كاسه آب مي ريزيد، نوري كه از سكه مي آيد، هنگام خروج از آب ورود به هوا،مسيرش كج مي شود و به چشم شما مي رسد در نتيجه مي توانيد سكه را ببيند.
منشور :
منشور قطعه اي به شكل مقابل است از يك ماده شفاف مثل شيشه يا پلاستيك بي رنگ ساخته مي شود. وقتي پرتوهاي نور به يكي از ديواره هاي منشور برخورد مي كند و به آن وارد مي شود در اثر پديده ي شكست مسيرش تغيير مي كند. اين پرتو هنگام خروج از ديواره ي ديگر منشور نيز، دوباره دچار تغيير مسير مي شود.حال اگر نوري كه به منشور مي تابد، نور سفيد يعني نور خورشيد باشد كه از رنگ هاي مختلفي تشكيل شده است. پاشيده (تجزيه) مي شود. علت اين پديده آن است كه ميزان شكست نورهاي رنگي مختلف ، با هم يكسان نيست. براي مثال، نور بنفش بيشتر و نور سرخ كمتر از همه رنگ هاي نور تغيير مسير مي دهد. به اين ترتيب رنگ هاي مختلف نور به هنگام عبور از منشور از هم جدا مي شوند. به اين پديده پاشيده شدن مي گويند.
عدسي ها :
اگر دو منشور را مطابق شكل به هم بچسبانيم و بعد آن سطح آن را به صورت خميده تراش دهيم. به چه شكلي در مي آيد؟به اين شكل جديد عدسي مي گوئيم . عدسي هم مانند منشور مي تواند جهت پرتوهاي نور را تغيير دهد. همين امر سبب مي شود اجسام از پشت عدسي به صورتي متفاوت ديده شوند. ذره بين يك نوع عدسي است.در ساخت بسياري از ابزارهاي نوري، مانند دوربين هاي عكاسي، دوربين هاي شكاري، پروژكتورها و ... از عدسي همگرا استفاده مي شود. نوعي ديگر از عدسي نيز وجود دارد كه به آن عدسي واگرا يا كاو گفته مي شود. اين نوع عدسي به اندازه عدسي همگرا كاربرد ندارد اما در ساخت عينك ها از آن استفاده ي بسياري مي شود. تصوير همه اجسام از پشت عدسي واگرا كوچكتر از خود جسم است و به صورت مستقيم ( و نه وارون) ديده مي شود.
اطلاعات جمع آوري كنيد. ص 38 تعدادي عينك طبي را بررسي كنيد و بگوئيد كه آيا عدسي آن ها واگراست يا همگرا . از چه روشي براي تعيين واگر يا همگرا بودن عدسي استفاده مي كنيد؟براي تعيين محدب يا مقعر بودن عدسيها راههاي مختلفي وجود دارد1 – آنها را در مقابل نور قرارداده هر كدام نور را متمركز كنند محدب،هر كدام پراكنده كنند ،مقعر.2 – در عدسي هاي مقعر تصوير هميشه كوچكتر و مستقيم اما در محدب اين طور نيست. تصوير بزرگتر است.3 – هر كدام بر روي پرده تصوير تشكيل دهند محدب هستند.
پرسش و پاسخ متن فصل دوم :1 – نور چيست؟ غير از نور دو صورت ديگر انرژي كه مانند نور عمل مي كنند نام ببريد.
نور صوتي از انرژي است كه از منبع توليد جدا شده و با سرعت بسيار زياد در فضا منتشر مي شود. امواج راديويي، اشعه X
2 – چرا اجسام غيرمنير ديده مي شوند؟
زيرا نوري كه از چشمه ي نور به آنها برخورد مي كند پس از بازتاب به چشم ما مي رسد
3 – چند دليل بيان كنيد كه نور در خط مستقيم سير مي كند؟
الف) ايجاد سايه ب) پديده خسوف و كسوفج) مشاهده ي باريكه نور از يك روزنه ج) پشت سر خود را نمي توان ديد
4 – در چه اجسامي بازتاب نور بيشتر و در چه اجسامي كمتر است؟
در اجسامي كه سطح صاف و براق دارند، بازتاب نور بيشتر است و در اجسامي كه سطح تيره و ناصاف دارند بازتاب كمتر است.5 – علت شكست نور چيست؟ تغيير در سرعت نور در محيط هاي مختلف است6 – منظور از طيف نور چيست و طيف نور سفيد شامل چند رنگ است؟نورهاي رنگي حاصل از پاشيدگي نور توسط منشور را طيف مي گويند. هفت رنگ7 – دو نوع عدسي را نام برده و كدام نور را متمركز مي كند؟عدسي محدب – عدسي مقعر و عدسي محدب نور را متمركز مي كند.
علوم دوم راهنمايي
فصل 3 – موج
كلمه ي موج را بسيار شنيده ايد. با شنيدن اين كلمه، معمولاً موج هاي دريا به يادتان مي آيد،اگر چه ممكن است موجهاي صوتي، نوراني و راديويي نيز براي شما نام آشنايي است. به حركتهاي رفت و برگشتي مثل حركت آونگ، حركت نوساني مي گويند و جسم در حال نوسان را نوسانگر مي نامند.
دوره يا زمان يك نوسان :
در حركت نوساني به مدت زماني كه طول مي كشد تا نوسانگر يك نوسان انجام دهد، دوره مي گوئيم. دوره با نماد T نشان داده مي شود. براي مثال اگر يك بار حركت رفت و برگشت فنر 2 ثانيه طول بكشد، مي گوئيم دوره فنر، يعني زمان يك نوسان فنر 2 ثانيه است. هر چه نوسانگري تندتر نوسان كند، زمان هر نوسان آن كوتاه تر مي شود.براي مثال اگر وزنه ي آويخته شده به فنر جرم كمتري داشته باشد، اين نوسانگر تندتر نوسان مي كند و دوره نوسان آن كمتر مي شود.
بسامد يا فركانس :
به تعداد نوسان هايي كه يك نوسانگر در مدت يك ثانيه انجام مي دهد، بسامد يا فركانس مي گويند. بسامد را با نماد F نشان مي دهند. هر چه نوسانگري تندتر نوسان كند، بسامد نوسان آن بيشتر است. براي مثال بسامد بال زدن مگس از كبوتر بسيار بيشتر است. به اين ترتيب مي توان نتيجه گرفت كه با تندتر شدن نوسان،زمان هر نوسان كم تر وبسامد آن بيشتر مي شود. يكاي بسامد، هرتز است. مثلاً اگر نوسانگري در هر ثانيه 10 ثانيه انجام دهد، فركانس نوسان آن 10 هرتز است.
توليد موج :
اگر سنگ كوچكي را در آب آرام استخر يا بركه اي بياندازيد، در محل برخورد با آب، دايره اي تشكيل مي شود كه شعاع آن به تدريج افزايش مي يابد. به عبارت ديگر در سطح آب «تك موجي» تشكيل مي شود كه به صورت دايره به همه ي جهت ها منتشر مي شود.
آيا تا به حال تماشاچيان فوتبال را مشاهده كرده ايد كه موج ايجاد كرده اند؟ حلقه هاي فنر نيز مانند تماشاچياني كه موج مي سازند، عمل مي كنند. حلقه هاي فنر در مكان خود حركت نوساني انجام مي دهند بدون آنكه از محلي به محل ديگر منتقل شوند. موج هاي سطح آب نيز به همين ترتيب ايجاد مي شوند. يعني ذرات آب، بدون آن كه منتقل مي شوند. در جاي خود بالا و پايين مي روند و در سطح آب تغيير شكلي ايجاد مي كنند كه همان موج است.جابه جايي موج در يك محيط را انتشار موج مي ناميم. وقتي موجب در يك محيط ،مثلاً در سطح آب يا در طول فنر،منتشر مي شود. به هر ذره از محيط كه مي رسد،آن ذره را وادار به حركت نوساني مي كند. بدون آن كه ذره ،همراه موج،از جايي به جاي ديگر انتقال يابد.
مشاهده كنيد ص 43در ظرف نسبتاً بزرگي آب ريخته و روي آن توپ سبكي و كوچكي را قرار دهيد. بعد از آن كه آب و توپ به حالت سكون درآمدند، با انگشت خود ضربه هاي متوالي،در راستاي عمود بر سطح آب وارد كنيد و حركت توپ را مشاهده كنيد.الف) آيا توپ در راستاي افقي در سطح آب جابه جا مي شود؟ آيا به شما نزديك مي شود يا از شما دور مي شود؟ب) آيا توپ در راستاي عمودي بالا و پايين مي رود؟
الف- توپ در راستاي افقي جابجا نمي شود و فاصله آن از دست ما ثابت مي ماند.ب – در راستاي قائم توپ بالا و پائين مي رود يعني وقتي موج به توپ مي رسد آن را وادار به نوسان مي كند.
مشخصات موج :
موج در هر محيط ، با سرعت معيني منتشر مي شود كه به آن سرعت انتشار مي گوئيم . سرعت انتشار موج در يك محيط به جنس و ديگر مشخصات آن محيط بستگي دارد. مثلاً سرعت انتشار موج بر سطح آب حدود 5 متر بر ثانيه است. همچنين يكي از مشخصات موج بسامد آن است. براي ايجاد دو محيط، مثلاً در آب، بايد با بسامد معيني به يك نقطه از سطح آب ضربه هاي متوالي وارد كنيم. يا در فنر بايد يك سرفنر را با بسامدي به نوسان درآوريم. به جسمي كه در يك محيط ايجاد مي كند، چشمه موج گفته مي شود. مثلاً بلندگوي راديو كه در حال پخش صورت است، يك چشمه ي موج است. مشخصه هاي ديگر موج ،طول موج نام دارد. اگر بر سطح آب، ضربه هاي پي در پي و منظمي وارد كنيم، قطاري از امواج توليد مي شود كه فاصله ي هر دو برجستگي (قله موج) پياپي يا فاصله ي هر دو فرورفتگي (قعر موج) پياپي را طول موج مي نامند.
موج و انرژي
موج با خود انرژي حمل مي كند. يعني با حركت خود،انرژي را از ذره اي به ذره ي ديگر انتقال مي دهد. به بيان ديگر، ذره هاي محيط با حركت نوساني خود، انرژي را از ذره اي به ذره اي ديگر در محيط پيش مي برند. در فعاليت توپ و آب، وقتي موج به توپ مي رسد، آن را روي بالا و پايين مي برد، يعني حركت توپ به اين دليل است كه موج در هنگام رسيدن به توپ، به آن انرژي منتقل مي كند.
علوم دوم راهنمايي
ادامه فصل سوم - موج هاي صوتي
يكي از ساده ترين راه ها براي برقراري ارتباط با ديگران صحبت كردن است. صداي ما توسط موج هاي صوتي به ديگران انتقال مي يابد. هر صوتي داراي انرژي است و به صورت موج از چشمه ي صوت انتشار مي يابد. موج هاي صوتي شبيه موج هايي است كه با فشردن و رها كردن حلقه هاي فنر در آن منتشر مي شوند.وقتي يك چشمه صوت،مثلاً تارهاي صوتي در صخره انسان يا سيم ها يك تار،به نوسان در مي آيد. ذرات هواي مجاور خود را نيز وادار به نوسان مي كند و اين نوسان از يك ذره به ذره ي ديگر منتقل مي شود تا سرانجام صدا از چشمه صوت به گوش ما برسد.موج صوتي و تمام موج هاي ديگري كه از آن ها نام برديم، مانند موج سطح آب يا موج فنر، براي انتشار به يك محيط مانند هوا، آب يا فنر نياز دارند كه توسط ذره هاي آن محيط،منتشر مي شوند. اين گونه موج ها را امواج مكانيكي مي نامند.موج صوتي را بايد توسط يك جسم مرتعش توليد كرد. به هر جسمي كه صوت توليد كند چشمه ي صورت مي گوئيم. ضجره ي انسان يك چشمه ي صوت است و هر كس با عبور دادن هوا از حنجره ي خود، تارهاي صوتي آن را به ارتعاش در مي آورد. ارتعاش تارهاي صوتي صوت را به وجود مي آورد. در واقع ارتعاش تارهاي صوتي،به مولكول هاي هوا انرژي منتقل مي كند و موج صوتي توليد مي شود.
تفسير كنيد ص 47اگر يك بلندگوي كوچك را زير سرپوش شيشه اي قراردهيم و آن را به جريان برق وصل كنيم تا صدا توليد كند، سپس هواي زير سرپوش را به وسيله ي تلمبه ي تخليه به تدريج خارج كنيم. مشاهده مي كنيم كه صداي بلندگو به تدريج كم مي شود تا زماني كه ديگر تقريباً صدايي را نمي شنويم . چرا؟
علت آن است كه صوت در خلاء منتشر مي شود، اگر صداي ضعيفي گاهي شنيده شود از راه تماس بدنه بلندگو با كف پوش،يا ميز يا چيز ديگر است.
فروصوت، فرا صوت :
انسان مي تواند موج هاي صوتي اي كه بسامد آن ها حدوداً بين 20 تا 20000 هرتز باشد را بشنود. يعني براي آن كه صوتي روي گوش انسان اثرگذارد و شنيده شود، بايد بسامد آن در اين محدوده باشد. به اين محدوده محدوده شنوايي انسان گفته مي شود. به صوت هايي كه بسامد آن ها كم تر از 20 هرتز باشد فروصوت مي گويند. فروصوت روي گوش انسان اثر شنوايي ندارد يعني شنيده نمي شود. به صوت هايي كه بسامد آن ها از 20000 هرتز بيشتر باشد فراصوت گفته مي شود. فراصوت نيز مانند فروصوت براي انسان قابل شنيدن نيست.امروزه فراصوت و استفاده از آن در صنعت پزشكي اهميت بسيار دارد و به خصوص در پزشكي، به علت آن كه فراصوت روي بافت هاي بدن انسان اثرهاي تخريبي پرتوهاي X را ندارد. بسيار مورد توجه است. به عنوان مثال از فراصوت براي بررسي جنين در بدن مادر و اطلاع از وضعيت و اطمينان از سلامتي آن استفاده مي شود.
موج هاي فراصوت كه از ناحيه شكم به درون بدن فرستاده مي شوند از مرزها و فصل مشترك بين بافت ها و اعضاي داخلي بدن، بازتاب شده و پس از خروج از بدن وارد گيرنده مي شود و در گيرنده به موج هاي الكتريكي تبديل شده و روي صفحه ي نمايشگر، تصويري را به وجود مي آورد كه در صورت لزوم،يك دستگاه چاپگر آن را چاپ مي كند.اين عمل بسيار شبيه عمل عكس برداري با دوربين عكاسي است . موج هاي نوراني كه توسط نور افكن به صورت مشخص يا به موضوع عكس برداري مي تابد. پس از بازتاب وارد دوربين شده و روي فيلم ، تصوير تشكيل مي دهد.
اطلاعات جمع آوري كنيد: ص 48 1 – بعضي از حيوانات، بر خلاف انسان،قادر به شنيدن فراصوت و فرو صوت هستند. تحقيق كنيد كه كداميك از حيوانات فروصوت را مي شنوند و كداميك قادر به شنيدن فراصوت هستند.2 – آيا حيواناتي را مي شناسيد كه از اين صوت ها استفاده ديگري كنيد؟
فراصوت : خفاش و گراز ماهي – فروصوت : اسب و حشراتي چون عنكبوت كه ده دقيقه قبل از وقوع زلزله امواج طولي را حس مي كنند. خفاش با ايجاد فراصوت و گوش دادن به بازتاب آن مانع را شناسايي مي كند.
موج هاي الكترومغناطيسي:
موج هاي راديويي و موج هاي نوراني از يك نوع هستند و به آن موج هاي الكترومغناطيسي مي گويند. موج هاي الكترومغناطيسي از بسامد بسيار بالا (طول موج بسيار كوتاه كه پرتوهاي گاما نام دارند) تا بسامدهاي بسيار كم (طول موج هاي بسيار بلند كه موج هاي راديويي نام دارند) را شامل مي شوند.اين موج ها نيز مانند موج هاي ديگري چون موج هاي صوتي، با خود انرژي حمل مي كنند. مي دانيد كه خورشيد منبع اصلي انرژي بر روي زمين است. اين انرژي توسط امواج نوري كه خود نوعي موج الكترو مغناطيسي هستند از خورشيد به زمين مي رسد.مومج هاي الكترومغناطيسي بر خلاف موج هاي صوتي، از خلاء نيز مي گذرند. سرعت انتشار آن ها نسبت به سرعت انتشار موج هاي صوتي بسيار بيشتر است.موج هاي الكترومغناطيسي را بر حسب بسامد كاربرد آن ها نامگذاري مي كنند. به اين گستره طيف موج هاي الكترومغناطيسي مي گويند.
اطلاعات جمع آوري كنيد. ص 49تحقيق كنيد كه از پرتوهاي :الف) گاماب) ايكسپ) فروسرخت) رادارچه استفاده هايي مي شود؟
الف) از پرتو گاما در فيزيوتراپي و بمباران غده هاي سرطانيب) از پرتو ايكس در راديو گرافي و راديوسكوپي و عكس برداري از قطعات صنعتي جهت اطمينان از سالم بودنپ) از فروسرخ به كمك دوربينهاي فروسرخ (مادون قرمز) جهت شناساييت) از پرتوهاي رادار جهت ارتباط و شناسايي
ارتباطات :
در قرن اخير به علت پيشرفت علم و صنعت و ساخت و استفاده از وسيله هاي پيشرفته، فناوري ارتباطات پيشرفت فوق العاده اي كرده بطوري كه امروزه استفاده از تلفنهاي معمولي و همراه كاري بسيار عادي شده است.ارسال پيام ها تصويري از هر نقطه زمين به نقطه ي ديگر، توسط ماهواره ها به راحتي انجام مي گيرد. آنتن هاي زميني، پيام هاي تصويري را به ماهواره ارسال مي كنند ماهواره اين پيام ها را به آنتن هايي كه در ايستگاههاي زميني كه دو طرف ديگر زمين نصف شده است ارسال مي كند.
سؤالات متن فصل 3 : 1 – منظور از دوره چيست؟
مدت زماني كه طول مي كشد تا جسم يك نوسان كامل انجام دهد. (زمان رفت و برگشت)
2 – در امواج سطح آب آيا جهت ارتعاش عمود بر انتشار است يا هم جهت هستند؟
جهت ارتعاش عمود بر جهت انتشار است
3 – منظور از سرعت انتشار چيست؟ ويكاي آن را بيان كنيد.
مسافتي را كه موج درواحد زمان طي مي كند ويكاي آن متر بر ثانيه است
4 – موج چگونه انرژي را حمل مي كند؟
موج با حركت خود انرژي را از ذره اي به ذره ي ديگر انتقال مي دهد
5 – موجهاي الكترومغناطيسي چه نوع موجهايي هستند؟
موجهايي هستند كه از بسامد بسيار بالا تا بسامد پايين را شامل مي شوند.
6 – موجهاي راديوي كدامند؟
موجهاي الكترومغناطيسي هستند كه طول موج بلند و بسامد بسيار پايين دارند.
7 – انسان در زمانهاي قديم از چه راههايي با هم ارتباط برقرار مي كردند؟
بوسيله چاپارها – علامت دادن دود آتش – روشن و خاموش كردن چراغ
علوم دوم راهنمايي
فصل 4 : گرما چيست؟
دانشمندان از حدود سه قرن پيش،مطالعه ي درباره گرما را آغاز كردند. در آن زمان، مردم معتقد بودند كه گرما يك ماده ي نامرئي است.اعتقاد بر آن بود كه وقتي يك ماده گرم در كنار يك ماده سرد قرار مي گيرد، ماده اي نامرئي به نام كالريك از ماده ي گرم خارج مي شود و به ماده سرد منتقل مي شود. به همين دليل ماده ي گرم سرد مي شود و ماده سرد، گرم مي شود.امروزه مي دانيم كه گرما ماده نيست بلكه يكي از صوت هاي انرژي است. همانطور كه انرژي مكانيكي، الكتريكي و انرژي شيميايي نيز صورت هاي ديگري از انرژي هستند و مي توانند به هم تبديل شوند.
انرژي دروني:
هر ماده از ذرات بي شماري ساخته شده است و هر ذره مقداري انرژي دارد. به مجموعه انرژيهاي ذرات سازنده هر ماده انرژي دروني آن ماده مي گويند. هر چه ذرات سازنده ماده بيشتر و انرژي هر ذره آن زيادتر باشد. انرژي دروني آن ماده بيشتر است . انرژي دروني هر ماده ، هم به انرژي جنبشي ذرات آن ماده (يعني سرعت حركت آن ها) و هم به انرژي پتانسيل (ذخيره شده) ذرات سازنده ي آن ماده بستگي دارد. انرژي پتانسيل هر يك از ذرات سازنده هر ماده در اثر نيرويي كه از طرف ذرات اطراف به آن وارد مي شود، بوجود مي آيد.هنگامي كه يك جسم گرم در كنار يك جسم سرد قرار مي گيرد ،مقداري انرژي از جسم گرم به جسم سرد منتقل مي شود. درواقع گرما، مقدار انرژي منتقل شده از جسم گرم به جسم سرد است. در اثر انتقال گرما از جسم گرم به جسم سرد، انرژي دروني جسم گرم كاهش و انرژي دروني جسم سرد افزايش مي يابد.
واحد اندازه گيري انرژي :
همان طور كه مي دانيد براي اندازه گيري هر كميتي مقياس يا واحدي لازم است به نام يكا. براي مثال يكاي طول متر و يكاي جرم كيلوگرم است. براي گرما و انرژيهاي ديگر نيز يكاي ژول را بكار مي برند. ژول نام فيزيكدان انگليسي است كه در زمينه مفهوم گرما تحقيقات فراواني به عمل آورده است.
دما :
گرما و دما دو كميت مرتبط به يكديگر هستند، اما اين به معناي آن نيست كه هر دو يك كميت و يك معنا هستند. دماي يك جسم در واقع نشان دهنده ي سرعت حركت ذرات تشكيل دهنده آن است. هر چه سرعت حركت ذرات يك ماده بيشتر باشد دماي آن جسم بالاتر است. به همين دليل مي توان گفت كه افزايش دماي يك جسم به معني افزايش انرژي جنبشي ذرات آن جسم است.
گرماي نهان :
از آزمايش صفحه 54 كتاب نتيجه گرفته مي شود كه در تمام مدت ذوب يخ، دماي مخلوط آب و يخ ثابت مي ماند. بنابراين گرماي داده شده به مخلوط كجا رفته است؟ اين گرما صرف تغيير حالت يخ (از حالت جامد به مايع) مي شود. يعني در اين حالت، گرچه جسم گرما مي گيرد و انرژي دروني آن افزايش مي يابد اما دماي آن تغيير نمي كند. به اين انرژي گرماي نهان ذوب مي گوئيم.گرماي نهان ذوب عبارت است از مقدار گرمايي كه بايد به ماده جامد در دماي نقطه ي ذوب آن بدهيم تا در همان دما از حالت جامد به مايع تبديل شود.در جدول زير گرماي نهان ذوب بعضي مواد براي جرم يك كيلوگرم آن ها آورده شده است.
ماده
نقطه ذوب
گرماي نهان ذوب
آلومينيم
659ºC
321 كيلوژول
سرب
327ºC
25 كيلوژول
پارافين
52/4ºC
220 كيلوژول
يخ
0ºC
333 كيلوژول
جيوه
-39ºC
12 كيلوژول
آمونياك
-75ºC
452 كيلوژول
فكر كنيد ، ص 55به نظر شما چرا اين انرژي را گرماي نهان ذوب نامگذاري كرده اند؟
چون اين انرژي به انرژي دروني جسم تبديل مي شود بدون آنكه دماي جسم تغيير كند.
همان طور كه براي انجماد ماده بايد به آن گرما بدهيم يا از آن گرما بگيريم ،براي تبخير و ميعان نيز بايد همين كار صورت پذيرد.فكر كنيد 2 ،ص 55آيا مي توانيد با استفاده از تعريف گرماي نهان ذوب، گرماي نهان انجماد را تعريف كنيد؟به نظر شما آيا گرماي نهان انجماد و جسم با گرماي نهان ذوب آن مساوي است؟- بله، گرماي نهان انجماد مقدار گرمايي است كه در نقطه انجماد از واحد جرم گرفته تا از حالت مايع به جامد تبديل شود.- بله،گرماي نهان ذوب هميشه برابر نهان انجماد است.
انتقال گرما :
گرما به روش هاي مختلفي از يك جسم به جسم ديگر منتقل مي شود.
رسانايي :
يكي از راههاي انتقال گرما ، رسانايي است. ذره هاي تشكيل دهنده ي هر ماده دائماً در حال جنبش و نوسان هستند و هر چه ماده بيشتر باشد سرعت نوسان مولكول هاي آن بيشتر است.
فكر كنيد. ص 56 به نظر شما اگر قسمتي از ماده را در هر يك از اين سه حالت گرم كنيم (منطقه گرم با رنگ مشخص شده است ) گرما در كدام حالت به روش رسانايي بهتر منتقل مي شود؟ چرا؟
گرما به روش رسانايي در جامدات بهتر منتقل مي شود زيرا فاصله ذره هاي جسم كمتر است . در جامد ذره ها به هم نزديكترند و گرما بهتر و زود تر منتقل مي شود.
در انتقال گرما به روش رسانايي، انرژي گرمايي از طريق جنبش مولكول هاي ماده و ضربه زدن هر مولكول به مولكول هاي مجاور خود،به تدريج به تمام ماده منتقل مي شود. روشن است كه هر چه فاصله هاي مولكول ها از هم كمتر باشد، يعني مولكلول ها به هم نزديكتر باشند گرما با سرعت بيشتري در ماده منتقل مي شود. به همين دليل است كه رسانايي گرمايي جامدات بيش از مايعات و مايعات بيش از گازها است.در بين مواد جامد، رسانايي گرمايي فلزات از ديگر مواد جامد چون شيشه، لاستيك و چوب بيشتر است. در بين فلزات نيز رسانايي گرمايي بعضي از فلزات از بعضي ديگر بيشتر است.
همرفت :
يكي ديگر از راههاي انتقال گرما همرفت يا جا به جايي است. در انتقال گرما به روش همرفت قسمتي از ماده كه گرم شده است به طرف بالا حركت مي كند و قسمت هاي اطراف آن كه هنوز گرم نشده اند جاي آن را مي گيرند. به اين ترتيب انرژي گرمايي از يك نقطه به نقطه ديگر منتقل شده و به تدريج تمام ماده گرم مي شود.
علت بوجود آمدن جريان همرفتي:
آيا مي دانيد علت پيدايش جريان همرفتي چيست؟ براي يافتن پاسخ اين سؤال ، ابتدا بايد با مفهوم به نام چگالي آشنا شويد. چگالي هر ماده، جرم يك سانتي متر مكعب از آن ماده است. براي مثال اگر شما يك قطعه آهن به حجم يك سانتي متر مكعب را در نظر بگيريد اين قطعه آهن 8/7 گرم جرم وجود دارد. مي گوئيم چگالي آهن 8/7 گرم بر سانتي متر مكعب است. چگالي آب خالص 1 گرم بر سانتي متر مكعب است. جدول زير ،جرم يك سانتي متر مكعب از چند ماده ي مهم را بر حسب گرم (g) را نشان مي دهد.
يخ
0/91
جيوه
13/6
مس
8/96
آلومينيم
2/70
بنزين
0/68
چوب پنبه
0/13
طلا
19/32
هوا
0/0013
اكنون مي توان علت بوجود آمدن جريان همرفتي را توضيح داد: مي دانيد كه وقتي ماده اي گرم مي شود منبسط مي شود يعني فاصله ي مولكول هاي آن از هم بيشتر مي گردد. در نتيجه چگالي آن كاهش مي يابد. به همين دليل است كه وقتي يك قسمت از مايع را گرم مي كنيم چگالي آن قسمت از مايع كمتر مي شود و آن قسمت به طرف بالا حركت مي كند. در اين هنگام مايعات اطراف جاي آن را پرمي كند. اين روال ادامه مي يابد و بتدريج تمام مايع گرم مي شود.براي ايجاد جريان همرفتي در يك ماده سه شرط لازم است.1 – ماده بايد مايع يا گاز باشد.2 – بين دو نقطه اي آن اختلاف دما وجود داشته باشد. يعني قسمتي از آن گرم و قسمتي ديگر سرد باشد.3 – قسمت گرم پائين تر از قسمت سرد باشد.
علوم دوم راهنمايي
ادامه فصل چهارم - تابش
آزمايش كنيد. ص 60 1 – در يك لوله آزمايش كمي يخ بريزيد و روي يخ يك قطعه توري فلزي بيندازيد تا يخ را در كف لوله نگهدارد. در يك لوله آزمايش ديگر فقط كمي يخ بريزيد. سپس هر دو لوله را تقريباً پر از آب كنيد.2 – قسمت بالاي لوله ي اول و قسمت پائين لوله ي دوم را مطابق شكل، روي چراغ الكلي بگيريد. چه مشاهده مي كنيد؟ در كدام لوله يخ، زودتر آب مي شود؟در لوله اول آب به جوش مي آيد بدون آنكه يخ ذوب شود. در لوله دوم يخ شروع به ذوب شدن مي كند و پس از ذوب شدن آب گرم شده به جوش مي آيد.به دو پرسش زير پاسخ دهيد.1 – از اين آزمايش، درباره ميزان رسانايي گرمايي آب، چه نتيجه اي مي توان گرفت؟ 2 – در كدام لوله جريان همرفتي بوجود مي آيد؟ چرا؟
1-آب رساناي خوبي نيست زيرا گرما را به يخ منتقل نكرد(در لوله اول)2-در لوله ي دوم، زيرا جريان همرفتي هميشه از پائين به بالا برقرار است.
تابش :
سومين راه انتقال گرما تابش است. در انتقال گرما به روش تابش ، نيازي بوجود ماده نيست. گرماي خورشيد به همين شيوه در فضاي خالي از ماده (خلاء) منتقل مي شود و به زمين مي رسد. اگر تا به حال در مقابل يك بخاري برقي يا هيزمي قرار گرفته باشيد، انتقال گرما به اين روش را بخوبي حس كرده ايد.
معمولاً تصور مي شود كه وقتي مقابل آفتاب قرار مي گيريم، نور خورشيد ما را گرم مي كند.اين تصور نه كاملاً غلط است و نه درست. همان طور كه مي دانيد نور خورشيد تركيبي از رنگ هاي مختلف همچون بنفش ، آبي، سبز، زرد و قرمز است. به اين قسمت از نور خورشيد نور مرئي مي گويند. علاوه بر اين در تابش خورشيد پرتوهايي نامرئي نيز وجود دارد كه يك دسته از آن ها پرتوهاي فروسرخ (مادون قرمز) است. اين پرتوها وقتي به جسمي بتابد گرماي بيشتر توليد مي كنند. پرتوهاي فروسرخ، نوعي موج الكترو مغناطيسي به حساب مي آيند.در اتو يا لامپ انرژي الكتريكي به انرژي تابشي تبديل مي شود، در يك لامپ معمولي، حدود 20 درصد از انرژي الكتريكي به نور مركز و حدود 80 درصد به پرتوهاي فروسرخ تبديل مي شود.بطور كلي هر جسمي در هر دمايي كه باشد، همواره مقداري انرژي تابشي از محيط اطراف خود دريافت مي كند و مقداري انرژي تابشي در محيط منتشر مي سازد. وقتي يك جسم گرم و يك جسم سرد در كنار هم قرار مي گيرند،مقدار انرژي كه جسم سرد مي گيرد، بيش از مقداري است كه به محيط مي دهد بنابراين گرما به تدريج از جسم گرم به جسم سرد منتقل مي شود تا اين كه دو جسم به دماي تعادل برسند يعني با هم، هم دما شوند.
گرم سازي و سرد سازي :گاه انسان براي رسيدن به دماي مناسب و مورد نظر گاهي مجبور است دما را كاهش و گاهي افزايش دهد. اين كار چگونه انجام مي گيرد؟
گرم سازي :
بايد بدانيم كه گرم سازي نياز به يك منبع گرما دارد. اين منبع گرما ممكن است آتش حاصل از تبديل انرژي شيميايي سوخت به انرژي گرمايي، گرماي حاصل از جريان برق يا گرماي خورشيد باشد.بخاري نفتي معمولاً يك جريان همرفتي در اتاق ايجاد مي كند كه سبب مي شود اتاق گرم شود. يكي ديگر از وسايل گرم كننده،در محيط هاي مسكوني شوفاژ است. در شوفاژ ، آب در مجاورت منبع گرما داغ مي شود. (در موتور خانه شوفاژ) و سپس از طريق لوله هايي به درون رادياتورها كه در محيط نصب شده است،حركت مي كند. وقتي رادياتور داغ مي شود هواي اطراف خود را گرم مي كند و محيط را به روش همرفت گرم مي كند.
جلوگيري از اتلاف گرما:
همان طور كه مي دانيد بعضي از منابع انرژي مورد استفاده ما هم چون خورشيدي،انرژي باد و آب هاي جاري كه به آن مربوط مي شوند و نيز انرژي گرمايي درون زمين و انرژي امواج و جزر و مد، انرژي هايي هستند كه تا مدت ها در اختيار ما خواهند بود. به اين زودي تمام نخواهد شد. از اين رو به آنها منابع انرژي تمام نشدني مي گويند. در مقابل بعضي ديگر از منابع انرژي هم چون نفت، زغال سنگ گاز طبيعي منابع تمام شدني هستند.
فكر كنيد :ص 66يكي از راه هاي جلوگيري از اتلاف گرما استفاده از پنجره ي دو لايه است. به نظر شما پنجره ي دو لايه با كدام يك از راههاي انتقال گرما از هدر رفتن گرما جلوگيري مي كند؟
چون بين دو لايه مقداري هوا قرار مي گيرد و هوا هم عايق است و از انتقال گرما به طريق رسانايي جلوگيري مي كند.
سردسازي :
انسان براي رسيدن به دماي مناسب مجبور است دماي موجود را افزايش يا كاهش دهد، اما بهتر است بدانيد كه به طور كلي گرم سازي بسيارآسان تر از سردسازي است. سردسازي معمولاً با استفاده از تبخير مايع ها انجام مي شود. زيرا هر گاه مايعي بخواهد تبخير شود. براي تبخير شدن مقداري گرما از محيط اطراف خود جذب مي كند واين امر سبب مي شود كه دماي محيط اطراف كاهش يابد.در يخچال ها،سردخانه ها و كولرهاي گازي نيز تبخير يك مايع سبب سرد شدن محيط داخل آن مي شود.براي مثال در يخچال مايعي به نام فريون در داخل لوله هايي كه در قسمت يخ ساز قرار دارد وارد مي شود. اين مايع گرما را از آن محيط مي گيرد بخار مي شود. در نتيجه موادي كه داخل يخچال هستند، كاملاً سرد مي شوند. سپس فريون كه حالا به بخار تبديل شده است،از طريق لوله به محيط خارج از يخچال منتقل و بوسيله ي موتور الكتريكي يخچال فشرده مي شود و گرماي خود را از دست مي دهد . ... فريون دوباره به مايع تبديل و به درون يخ ساز فرستاده مي شود. اين عمل آن قدر ادامه مي يابد كه يخچال كاملاً سرد مي شود.
آزمايش كنيد. ص 67 مقداري الكل روي دست خود بريزيد و به آن فوت كنيد. چه اتفاقي مي افتد؟ چرا؟آيا مي توانيد توضيح دهيد كه چرا در قديم آب را براي خنك شدن داخل كوزه نگهداري مي كردند؟-دست ما احساس سرما مي كند. زيرا ا لكل به سرعت تبخير شده و گرماي زيادي را از دست ما مي گيرد.چون كوزه از گل زمين پخته ساخته شده مقداري از آب درون آن به بيرون تراوش مي كند، آب سطح كوزه براي تبخير شدن گرما از درون كوزه گرفته و آب درون آن خنك مي شود.
كار و گرما :
يكي از مهم ترين موارد استفاده از گرما، استفاده از آن در صنعت و به حركت درآوردن انواع ماشين هاست. اين كار از طريق تبديل انرژي گرمايي به انرژي مكانيكي انجام مي شود. دستگاهي كه انرژي گرمازا به انرژي مكانيكي تبديل مي كند. ماشين گرمايي نام دارد، ماشين گرمايي انواع گوناگوني دارد.
موتور اتومبيل :
: موتور اتومبيل ها و موتور سيكلت ها يكي از رايج ترين انواع ماشين هاي گرمايي است. در اين نوع موتورها، ابتدا مخلوطي از سوخت و هوا به داخل يك محفظه فلزي استوانه اي شكل ،به نام سيلندر مكيده مي شود. (مرحله مكش)، سپس با بالا آمدن پيستون اين مخلوط فشرده مي شود (مرحله فشرده شدن)، پس از آن شمع اتومبيل جرقه مي زند و مخلوط را مشتعل مي كند (مرحله آتش گرفته) و در مرحله ي آخر، پيستون دوباره به بالا حركت مي كند و دودهاي حاصل از سوختن مخلوط را به بيرون مي راند( مرحله خروج دود) به چنين موتوري چهارزمانه مي گويند.
اطلاعات جمع آوري كنيد: ص 70 1 – كاربراتور چه نقشي در اتومبيل برعهده دارد؟2-در اتومبيل اگر نسبت مقدار هوايي كه با سوخت مخلوط مي شود مناسب نباشد چه مشكلاتي بوجود مي آيد؟
- مخلوط كردن بنزين يا هوا به نسبت معين براي سوختن- احتراق به خوبي انجام نمي گيرد، سوخت كامل نمي سوزد واتومبيل دود سياه مي كند وموتور به خوبي كار نمي كند.
موتور جت :
نوع ديگري از موتورهايي گرمايي موتور جت است. از موتور جت معمولاً در هواپيما استفاده مي شود. موتور جت پيستون ندارد، بلكه هوا به وسيله يك دمنده به داخل موتور جت دميده مي شود و مي سوزد و مقدار زيادي گاز( گازهاي داغ) با فشار زياد توليد مي كند. اين گازها كه با سرعت زياد از داخل موتور جت خارج مي شوند، در مسير خود، چرخ دايره دار بزرگي به نام توربين را كه در سر راه قرار دارد به حركت در مي آورند.
موتور موشك :
موتور موشك به عنوان سومين ماشين گرمايي،خود نوعي موتور جت است. در موتور موشك سوخت با اكسيژن مخلوط مي شود و در محفظه ي احتراق مي سوزد. در نتيجه اين عمل، مقدار زيادي گاز داغ با سرعت زياد از انتهاي موشك خارج مي شود.همانطور كه بادكنك هنگام حركت در جهت مخالف هوايي كه از درونش خارج مي شود. حركت مي كند، موشك نيز در جهت مخالف گازهاي داغ كه از انتهاي آن خارج مي شود به طرف جلو حركت مي كند.موشك ها چون مي توانند اكسيژن مورد نيازشان را با خود حمل كنند، بنابراين در خارج از جو زمين و مسافرت هاي فضايي مورد استفاده قرار مي گيرند.
پرسش وپاسخ فصل 41- گرماچيست؟
گرما صورتي از انرژي است كه اگر به جسمي داده شود جنبش ذرات آن بيشتر واگر از ماده گرفته شود جنبش ذرات آن كم مي شود2- انرژي دروني يك ماده به چه جيزهايي بستگي دارد؟به انرژي جنبشي و انرژي پتانسيل ذرات موجود در ماده بستگي دارد3 – دما چيست؟مقدار گرمايي است كه به يك كيلوگرم ماده ي جامد در نقطه ذوب داده مي شود تا از حالت جامد به مايع درآيد.4- گرماي نهان ذوب چيست ؟ مقدار گرمايي است كه به يك كيلو گرم ماده ي جامد داده مي شود تا از جامد به مايع تبديل شود5 – گرماي نهان ميعان چيست؟مقدار گرمايي است كه به يك كيلوگرم ماده ي جامد در نقطه ذوب داده مي شود تا ازحالت جامد به مايع درآيد.6 – تفاوت اجسام سرد با اجسام گرم از نظر انرژي تابشي چيست؟اجسام سرد انرژي بيشتري دريافت مي كنند و كمتر صادر مي كنند اما اجسام گرم انرژي كمتري را گرفته و انرژي بيشتر را صادر مي كنند.7 – براي عمل سرد سازي از كدام تغيير حالت ماده استفاده مي شود؟تبخير – ميعان8 – موتور اتومبيل داراي چند مرحله است ؟ نام ببريد؟مكش - تراكم - انفجار - تخليه
علوم دوم راهنمايي
بخش سوم – زمين زيستگاه مافصل 5 – ساختار زمين
انسان همواره به دنبال شناسايي ساختار داخلي كره ي زمين بوده است. ولي شرايط حاكم بر داخل زمين يعني دما و فشار زياد، مانع دسترسي مستقيم به قسمت هاي داخلي زمين شده است. در حال حاضر عميق ترين چاهي كه آدمي توانسته حفر كند عمقي بيشتر از 13 كيلومتر ندارد. بايد به كمك روش هاي غيرمستقيمي مانند مطالعه مواد مذاب خارج شده از آتش فشان ها، دما و تركيب چشمه هاي آب گرم و از همه مهمتر امواج زلزله داخل زمين را شناسايي كرد.اطلاعات بدست آمده نشان مي دهد كه زمين ساختماني لايه اي دارد. بخش مركزي كره زمين را هسته كه خود شامل دو قسمت داخلي و خارجي است و لايه هاي اطراف هسته را از داخل به خارج به ترتيب گوشته و پوسته مي نامند.هسته : داغ ترين قسمت داخلي زمين هسته است. مواد هسته به علت فشار زيادي كه بر آن وارد مي شود، بسيار متراكم تر از مواد ساير قسمت هاي داخلي زمين است. شواهد بدست آمده نشان مي دهد كه جنس هسته، بيشتر از آهن و نيكل است كه به دو حالت جامد و مايع در هسته قرار دارند.قسمت جامد در مركز و قسمت مايع در اطراف آن قرار دارد.به كمك هسته ي آهن – نيكل است كه دانشمندان زمين شناس توانسته اند خاصيت مغناطيسي زمين را توضيح دهند.
گوشته :
اطراف هسته را قسمتي فرا گرفته است كه به آن گوشته مي گويند. ساختمان گوشته در همه جا يكنواخت نيست، قسمت اعظم آن كه با هسته نزديك است حالت سنگي دارد و قسمت هاي مياني حالت خميري و قسمت هاي بالايي حالتي سنگي و سخت دارند. قسمت خميري شكل گوشته را نرم كره گويند .در نرم كره دما و فشار به صورتي است كه مواد به نقطه ذوب خود نزديك هستند و درصد ناچيزي از مواد سازنده آن به حالت مذاب اند. مواد سازنده ي گوشته بيشتر از سيليسيم، اكسيژن ،آهن ،منيزيم و كليسيم است.
پوسته :
پوسته قشر نسبتاً نازكي در اطراف كره زمين است كه بلندترين كوه هاي زمين و عميق ترين نقاط اقيانوس ها را در بر مي گيرد. ضخامت پوسته (متوسط آن)در قاره ها حدود 20 تا 60 كيلومتر و در اقيانوس ها حدود،8 تا 12 كيلومتر است. تركيب و ساختمان پوسته در زير قاره ها و اقيانوس ها با هم متفاوت است . پوسته ي زير قاره ها از دو لايه درست شده است. لايه ي بالايي بيشتر از سيليسيم و آلومينيوم و لايه ي زيرين بيشتر از سليسيم،منيزيم و آهن درست شده است.پوسته در زير اقيانوس ها فقط از يك لايه تشكيل شده است كه جنس آن از همان جنس لايه ي زيرين قاره ها است.
سنگ كوه :
پوسته سنگي و سخت زمين را به همراه قسمت سنگي گوشته، سنگ كوه گويند. سنگ كوره روي نرم كوه قرار دارد و مي تواند به آرامي روي آن جابه جا شود. امروزه علت وقوع زلزله و بسياري از پديده هاي زمين شناسايي ديگر را به حركات سنگ كوه مربوط مي داند.
پرسش و پاسخ متن بخش سوم1 – لايه هاي زمين را به ترتيب از خارج به داخل بيان كنيد:
پوسته – گوشته – هسته
2 – وجود كدام عناصر خاصيت مغناطيسي كره ي زمين را نشان مي دهد؟
آهن – نيكل
3 – لايه بالايي پوسته ي زير قاره ها بيشتر از چه عناصري ساخته شده است؟
سيلسيم – آلومينيوم
4 – سنگ كره به چه بخشي از زمين گفته مي شود؟
پوسته سنگي و سخت زمين همراه با قسمت سنگي گوشته را سنگ كره گويند.
علوم دوم راهنمايي
فصل 6 – مواد سازنده ي سنگ كره
كاني ها :
به مواد جامدي كه بطور خالص از كره زمين بدست مي آيند موجودات زنده در بوجود آمدن آنها دخالتي ندارند. كاني گويند. هر كاني از يك عنصر يا تركيب شيميايي چند عنصر با هم بوجود مي آيد و يك يا چند كاني با هم، سنگ ها را تشكيل مي دهند.
تاكنون بيش از 3000 نوع كاني، كه در ساختار سنگ كره زمين بكار رفته اند،شناسايي شده است. انسان براي بدست آوردن مواد خام مورد نياز از صنايع مختلف،مصالح ساختماني ،كودهاي شيميايي،داروسازي،جواهر سازي و ... از كاني ها استفاده مي كند.
فكر كنيد : 1 – كداميك از مواد زير كاني هستند و كداميك كاني نيستند؟
آب
يخ
نمك خوراكي
نفت
شيشه
مرواريد
مغزمداد
گچ
جيوه
طلا
شكر
الماس
*
*
*
*
*
*
تشكيل كاني ها:
نمك باقي مانده در ته ظرف و زنگ روي ميخ آهني دو نوع كاني هستند كه بر اثر تغييراتي كه در آب شور و ميخ رخ داده است بوجود آمده اند. مشاهده كنيد : 1 – مقداري آب دريا يا چاه را در ظرفي بريزيد، سپس ظروف آب را در محل گرمي قراردهيد تا آب آن بخار شود. در ته ظرف چه مي بينيد؟ 2- يك ميخ آهني را به مدت چند روز در يك محل مرطوب قراردهيد،روي ميخ چه مي بينيد؟ - در ته ظرف مقداري نمك رسوب مي كند.- روي ميخ زنگ مي زند.
كاني هاي اوليه :
در زير سنگ كره،لايه اي بسيار داغ و نرم به نام نرم كره وجود دارد. گاهي بر اثر عوامي مثل بالارفتن دما، مقداري از نرم كره ذوب مي شود. به اين مواد ذوب شده «ماگما» مي گويند. ماگما پس از تشكيل شدن به سمت بالا صعود مي كند و ممكن است راهي به سطح زمين بيابد يا داخل سنگ كره سرد شود. در اثر سرد شدن ماگما، كاني هاي اوليه بوجود مي آيند. كوارتز، ميكا و فلدسپات از كاني هايي هستند كه از انجماد مواد مذاب بوجود آمده اند. بنابراين ،از كانيهاي اوليه محسوب مي شوند.
كاني هاي ثانويه :
كانيهاي اوليه چون در دماي زيادي تشكيل مي شوند با شرايط سطح زمين سازگار نيستند و عواملي مانند آب و هوا،به سرعت روي آن ها اثر مي گذارد و آن ها را خرد و تجزيه مي كنند و به كاني هاي جديدي كه با سطح زمين سازگارترند،تبديل مي كند . به همين جهت به آن ها كاني هاي ثانويه مي گويند. كانيهاي رسي از كانيهاي ثانويه اند كه از تجزيه فلدسپات ها بوجود مي آيند.
بعضي از كاني هاي اوليه در آب حل مي شوند. ممكن است برخي مواد حل شده دوباره با يكديگر تركيب شوند يا به حد سير شده برسند،و در آب ته نشين گردند و دسته اي ديگر از كاني هاي ثانويه مانند نمك خوراكي (هاليت)،ژيپس (گچ) و كلسيت را تشكيل مي دهند. گروهي از كاني هاي ثانويه مانند گرافيت (مغز مداد) در اثر گرما و فشار زيادي كه تحمل كرده اند بوجود مي آيند.
شناسايي كاني ها:
كاني ها بسيار گوناگونند. براي شناسايي آن ها از برخي خواص فيزيكي و شيميايي آنها استفاده مي كنند.
شكل بلور :
از نظر علمي به اجسامي بلوري يا متبور گفته مي شود كه ذرات تشكيل دهنده ي آنها با نظم و قاعده معيني در كنار هم قرار گرفته باشند. در مقابل اجسام متبلور، اجسام غيرمتبلور قرار دارند كه طرز قرارگرفتن ذرات در آن ها، تابع قاعده ي معيني نيست و ذرات بطور نامنظم در كنار هم قرار گرفته اند.
يكي از مشخصات كاني ها،شكل بلوري آنهاست. يعني اتم هاي سازنده ي يك كاني به صورتي منظم پهلوي هم قرار مي گيرند و جسمي با سطح هاي صاف ايجاد مي كنند.
سختي :
سختي كاني ها را مي توان «مقاومت آن ها در برابر خراشيده شدن به وسيله ساير اجسام» تعريف كرد. بنابراين اگر دو كاني را روي هم بكشيم،آن كاني كه بتواند روي ديگري شيار يا خط بيندازد،سخت تر است.
رنگ :
كاني ها رنگ هاي متفاوتي دارند. حتي يك كاني ممكن است به علت داشتن مقدار ناچيزي ناخالصي به رنگ هاي متنوع ديده شود. با اين حال،برخي كاني ها به كمك رنگ مشخصي كه دارند، شناسايي مي شوند. براي مثال، گوگرد هميشه به رنگ زرد، فيروزه هميشه به رنگ آبي فيروزه اي و گرافيك هميشه به رنگ سياه است.رنگ گرد كاني ها در تشخيص كاني ها مؤثرتر است. براي اين كار ،كاني را روي جسمي كه سختي زيادي دارند مي كشند پس از روي رنگ خطي كه برجاي مي گذارد نوع كاني را تشخيص مي دهند.
مشاهده كنيد : مقداري نمك خوراكي را روي شعله ي آتش بپاشيد،رنگ شعله چه تغييري مي كند؟
رنگ شعله زرد مي شود كه نشانگر وجود سديم در نمك طعام است.
علوم دوم راهنمايي
ادامه فصل ششم - سنگ ها
همه سنگ ها در سه گروه آذين، رسوبي و دگرگوني تقسيم بندي مي كنند. هر يك از اين سنگ ها با روش خاصي و از منشأ جداگانه اي بوجود آمده اند.
سنگ هاي آذرين :
بررسي هاي انجام شده در اعماق چاهها،معادن و سرچشمه هاي آب گرم نشان مي دهد كه داخل زمين گرم است و هر چه عمق افزايش پيدا كند، دما بيشتر مي شود. زمين شناسان منبع اصلي گرماي داخل زمين را فعاليت برخي از عناصر سنگين مي دانند كه بر اثر تخريب آنها عناصر سبك تر و مقداري گرما حاصل مي شود.سنگ ها در عمقي كه به نظر مي رسد، بر اثر گرماي بسيار زياد، بايد به صورت مذاب باشند،باز هم بصورت جامدند.زيرا فشار سنگ هاي بالايي مانع ذوب شدن سنگ ها در اين اعماق مي شود. اما اگر در اين مناطق از فشار اندكي كاسته و يا بر گرما افزوده شود سنگ ها به صورت مذاب در مي آيند . بنابراين در شرايط خاصي بخشي از سنگ هاي پوسته يا گوشته ذوب مي شوند. اين مواد ذوب شده از سنگ هاي اطراف خود، سبك ترند و به اين علت تمايل دارند . به مناطق بالاتر از داخل زمين صعود كنند و اگر راهي به سطح زمين پيدا كنند. به صورت آتش فشان فوران كرده و روي زمين جاري مي شوند و پس از انجماد، سنگ هايي را بوجود مي آورند كه به آن ها سنگ هاي آذرين بيروني گفته مي شود. اگر اين مواد مذاب نتوانند به سطح زمين برسند و زير سطح زمين،سرد شوند سنگ هاي آذرين دروني را تشكيل مي دهند. تفاوت اصلي سنگ هاي آذرين بيروني و دروني، در اندازه بلور كاني هاي آن هاست.در جدول زير،خصوصيات چهار سنگ كه از سنگ هاي آذرين هستند، ذكر شده است.
نام سنگ
A
B
C
D
اندازه بلور
بزرگ
كوچك
بزرگ
كوچك
عناصر مهم
تشكيل دهنده ي
كاني ها
سيليسيم،اكسيژن،
آلومينيم،سديم و
پتاسيم
سيليسيم،اكسيژن،
آلومينيم،سديم و
پتاسيم
سيليسيم،اكسيژن،
آلومينيم، منيزيم و
كلسيم
سيليسيم،اكسيژن،
آلومينيم، منيزيم و
كلسيم
رنگ
روشن
روشن
تيره
تيره
سنگ هاي رسوبي :
عوامل طبيعي چون آب ، باد و يخ بطور دائم، سنگ ها و صخره هاي سنگ و محكم كوه ها را خرد كرده و آن ها را بصورت ذرات ريز و درشت، يا مواد محلول به نقاط پست، مانند درياها و درياچه ها منتقل مي كنند. اين مواد، در آن جا بصورت لايه هاي موازي روي هم ته نشين مي شوند. به اين موادته نشين شده رسوب مي گويند.ذرات تخريب شده سنگ ها بر اساس اندازه،نام مشخص دارند كه به ترتيب از كوچك به بزرگ عبارتند از : رس، ماسه، شن، ريگ، قلوه سنگ و تخته سنگ.با گذشت زمان و دخالت چند عامل، رسوبات سست و ناپيوسته اوليه به سنگ هايي سخت و يكپارچه تبديل مي شوند كه به آن ها سنگ رسوبي گفته مي شود. سنگ هاي رستي، سنگ آهك، ماسه سنگ، سنگ گچ و سنگ نمك از جمله مهم ترين سنگ هاي رسوبي مي باشند.فكر كنيد : 1 – چرا طي صدها ميليون سال كه از عمر زمين مي گذرد همه ي كوه ها از بين نرفته اند ودرياها و درياچه ها از مواد رسوبي پر نشده اند؟ چون سنگ هاي رسوبي بوجود آمده دوباره بر اثر عواملي چون چين خوردگي يا گسل از آب خارج شده و بصورت كوه در مي آيند.
چگونه سنگ هاي رسوبي مختلف تشكيل مي شوند؟
وقتي رسوبات در كف دريا روي هم انباشته مي شوند، كم كم تحت فشار زياد وزن خود و آب دريا قرار مي گيرند و فشرده مي شوند. با اين فشار زياد كه بر رسوبات وارد مي آيد، آب از لابه لاي ذرات خارج مي شود و رسوبات خشك مي شوند. فشرده شدن زياد و نيز خشك شدن، خود مي تواند مقدمه ي تشكيل بعضي از انواع سنگ هاي رسوبي مانند سنگ هاي رستي باشد.همه مواد رسوبي، فقط با فشرده شدن و خشك ، سخت و تبديل به سنگ نمي شوند. براي مثال، ماسه ها را نمي توان با فشار به هم چسباند. اين مواد تنها در صورتي تبديل به سنگ مي شوند كه موادي مانند سيمان در لابه لاي ذرات آن ها نفوذ كند و آنها را به هم بچسباند. سيمان ها موادي هستند كه معمولاً به صورت محلول در آب وجود دارند. از جلمه سنگ هاي رسوبي كه از اين راه تشكيل مي شوند،ماسه سنگ و كنگلومرا است. گاهي اسكلت خرد شده ي جانوران دريايي به وسيله سيماني به هم مي چسبند و نوعي سنگ رسوبي بوجود مي آورند.همچنين در آب درياها و درياچه ها مقداري مواد محلول وجود دارد كه فقط در شرايط خاصي تبديل به رسوب مي شوند. اگر آب محتوي برخي مواد محلول به مقدار زياد تبخير شود،رسوباتي باقي مي ماند كه ممكن است،سنگ گچ و سنگ نمك را تشكيل دهند. البته ممكن است مواد محلول در آب از راه انجام بعضي از واكنش هاي شيميايي پيچيده نيز رسوب كنند كه در آن صورت، گروه ديگري از سنگ ها از جمله سنگ هاي آهكي تشكيل مي شوند.
فكر كنيد : ديده ايد كه همواره در ته كتري و سماور لايه هاي نازكي از آهك بوجود مي آيد. آيا براي تشكيل اين لايه ها بايد آب كتري يا سماور بطور كامل تبخير شوند؟
خير هر زمان كه املاح موجود در آب به حد اشباع رسيد اضافي املاح بصورت رسوب در ديواره كتري ته نشين مي شود.
ويژه گي هاي سنگ هاي رسوبي:
يكي از ويژگيهاي برجسته ي سنگ هاي رسوبي لايه لايه بودن آن ها و ديگري، امكان وجود فسيل در آنهاست، زيرا محيط هاي رسوبي محل مناسبي براي ايجاد فسيل اند. فسيل ها آثار و بقاياي جانداران گذشته اند كه بيشتر از همه در سنگ هاي رستي و آهكي كه دانه ريزند – وجود دارند اما آن ها را ميان ماسه سنگ ها نيز مي توان يافت.
سنگ هاي دگرگوني :
گروه سوم سنگ ها كه به دگرگون شده موسوم اند، چنين نيست، زيرا تشكيل اين سنگ ها در زير زمين و دور از چشم ما و در زماني بسيار طولاني صورت مي گيرد. وقتي سنگ هاي رسوبي و آذرين بدون اينكه ذوب شوند به مدت طولاني فشار و گرماي زيادي را تحمل كنند. آن قدر تغيير مي كنند كه ديگر شباهتي به سنگ هاي اوليه ندارند . وقتي سنگ ها دگرگون مي شوند ،ممكن است بعضي از كاني هاي سنگ اوليه به كاني جديد تبديل شوند با طرز قرارگرفتن كاني هاي سنگ اوليه به شكلي ديگر درآيد.بيشتر سنگ هاي دگرگون شده سخت و محكم اند. اين سنگ ها را در كارخانه هاي سنگ بري در اندازه هاي مختلف برش مي دهند و روي آن ها را صاف مي كنند كه در نتيجه، نماي زيبايي پيدا مي كنند، از اين رو، آن ها را در نماي ساختمان، كف راهرو، پله و جاهاي ديگر بكار مي برند. مرمر يك سنگ دگرگون شده ي مرغوب است كه از دگرگوني شديد سنگ و آهك حاصل مي شود. از ديگر سنگ ها ي دگرگون شده مي توان به كوارتزيت و گنيس اشاره كرد كه اولي، از دگرگون شدن ماسه سنگ ها و دومي از دگرگون شدن گرانيت ها بوجود مي آيند.
پرسش و پاسخ متن فصل 6 :1 – كاني چيست؟
مواد طبيعي و خالصي هستند كه انسان و ساير جانداران در بوجود آمدن آنها دخالت ندارند.
2 – كاني هاي اوليه كدامند؟ مثال بزنيد.
كاني هايي هستند كه بر اثر سردشدن مواد مذاب حاصل مي شوند. مثل كوارتز – فلدسپات – ميكا
2 – ماگما چيست؟
مواد مذاب درون زمين را ماگما گويند.
4 – سنگ هاي آذرين دروني چگونه تشكيل شده ،مثال بزنيد؟
از سردشدن مواد مذاب در خارج از زمين بوجود مي آيند. مثل گرانيت و گابرد
5- دو ويژگي سنگهاي رسوبي را بنويسيد؟
1. لايه لايه هستند 2. داراي فسيل باشند
6- كاربرد اساسي سنگ ها و كاني ها در كجاست؟
1. براي تأمين ماده 2. تأمين انرژي
7 – در مخازن نفتي منظور از سنگ پوششي چيست؟
سنگ هايي هستند كه به صورت يك لايه نفوذ ناپذير در روي مخازن نفتي وجود دارد و از بالاآمدن نفت جلوگيري مي كنند.
8 – زغال سنگ ها معمولاً بين كدام گروه سنگها يافت مي شوند و چه مصارفي دارند؟
به صورت لايه هايي بين سنگ هاي رسوبي يافت مي شوند و مصرف آن ها در توليد انرژي،ذوب فلزات،پتروشيمي مي باشد.9 – از سنگ ها و كاني ها چگونه در صنايع الكتريكي استفاده مي شود؟براي ساختن انواع ترانزيستور و قطعات بكار رفته در وسايل صوتي و تصويري ،گرمائي و...
علوم دوم راهنمايي
فصل 7 – كاربرد سنگ ها و كاني ها
بطور كلي،كاني ها و سنگ ها در تأمين انرژي،مواد اوليه ي منابع وجواهر سازي كاربردهاي فراواني دارند.
تأمين انرژي :
انسان براي ادامه ي زندگي خود احتياج به انرژي دارد. از انرژي براي متعادل ساختن دماي محيط زندگي و كار،راه اندازي صنايع و وسايل نقاط استفاده مي كند. منبع اصلي تأمين انرژي سنگ ها هستند. از ميان سه گروه سنگ ها، سنگ هاي رسوبي با تأمين 87 درصد از انرژي مصرفي انسان اهميت ويژه اي دارند.
نفت و گاز :
همه ي محصولات نفتي از نفت خام تهيه مي شود. نفت خام مايعي تيره رنگ است و بوي مخصوص دارد. نفت خام تركيب شيميايي ثابت و معيني ندارد. اما بيشترين قسمت آن تركيب هايي از هيدروژن و كربن است. نفت خام از موجودات بسيار كوچك دريايي به نام پلانكتون بوجود آمده كه به حالت شناور در آب دريا زندگي مي كنند. عمر پلانكتون ها معمولاً كوتاه است و پس از مرگ بقاياي آن ها بر كف دريا فرو مي ريزد. اگر شرايط در كف دريا مناسب باشد اين بقايا در لابه لاي رسوبات دانه ريز حفظ مي شوند و پس از ميليون ها سال بر اثر فشار لايه هاي بالايي و گرما به نفت و گاز تبديل مي شوند.به سنگ هايي كه نفت در آن ها تشكيل مي شود، اصطلاحاً سنگ مادر مي گويند. نفت پس از تشكيل، در اثر فشار از سنگ هاي دانه ريز مادر به سمت بالا حركت مي كند و اگر موانعي در سر راه آن نباشد، به سطح زمين مي رسد و با هوا تركيب مي شود و به مواد بي ارزشي تبديل مي گردد. اگر در مسير حركت نفت لايه هايي از سنگ گچ يا سنگ هاي رستي،كه به آن ها سنگ پوششي مي گويند : قرار بگيرد و اين لايه ها شكل مناسبي داشته باشند نفت ديگر نمي تواند به حركت خود ادامه دهد و در درز و شكاف و حفره هاي سنگ هاي زيرين اين لايه ها كه به سنگ مخزن موسوم اند جمع مي شود. معمولاً به همراه نفت و گاز مقداري آب شور هم وجود دارد.
فكر كنيد: چرا باوجود اينكه پلانكتون ها در درياهاي قديمي به فراواني وجود داشته اند، در همه ي رسوبات اين درياها نفت وگاز تشكيل نشده است؟
ممكن است رسوب گذاري به آرامي صورت گرفته باشد و پلانكتون ها تجزيه شده و از بين رفته باشند . ممكن است اكسيژن موجب اكسيده شدن آنها شده باشد
تحقيق كنيد : 1 – بيشتر منابع نفت و گاز ايران در چه مناطقي قرار گرفته اند؟
خليج فارس ، خوزستان،سرخس ،نواحي قم
2 – سنگ مخزن و سنگ پوشش منابع نفت و گاز ايران را چه سنگ هايي تشكيل مي دهند؟
سنگ آهك، سنگ گچ، مارن، ايندريت
3 – كشور ما به چه كشورهايي گاز صادر مي كند و چگونه؟
بوسيله كشتي به بسياري از كشورهاي صنعتي به وسيله لوله به تركيه
زغال سنگ :
زغال سنگ نوعي سنگ رسوبي است. كه از باقي ماندن گياهان،بين لايه هاي رسوبي در طي زمان هاي بسيار زياد،تشكيل شده است. مي توان آثار ساقه و ريشه هاي گياهان را در داخل لايه هايي از زغال سنگ ها و سنگ هاي اطراف آن، در معادن مشاهده كرد. همين مطلب از نظر زمين شناسان نشان دهنده ي منشأ گياهي زغال سنگ است.زغال سنگ يكي از مهم ترين منابع انرژي و از عوامل بسيار مهم و تأثيرگذاري بر انقلاب صنعتي اروپا بوده است.
علوم دوم راهنمايي
ادامه فصل هفتم - تشكيل زغال سنگ
ميليون ها سال پيش گياهاني كه در مرداب ها و سواحل درياهاي گرم و مرطوب به فراواني رشد كرده بودند، در زير آب قرار گرفتند. پاره اي از گياهان نيز توسط سيلاب ها و رودها كنده شده و به دريا رسيدند در زير لايه هايي از شن و لاي مدفون شدند.با گذشت زمان و فعاليت بعضي از باكتري ها، اين گياهان شروع به تجزيه شدن كردند و بعضي از عناصر تشكيل دهنده ي آنها مانند اكسيژن و هيدروژن از آن خارج شده و درصد كربن آن ها اضافه شد. پس از مدتي گياهان به زغال سنگ تبديل گشتند. با عمل رسوب گذاري ،لايه هاي بيشتري روي زغال هاي نارس را مي پوشاند و سنگيني اين لايه ها و گرماي مناطق عميق زمين ناخالصي هاي بيشتري را از زغال خارج كرده و رفته رفته به درصد كربن آن اضافه شد. در اين مراحل زغال نارس ابتدا به زغال سنگ قهوه اي و سپس به انواع ديگر زغال تبديل مي شود.
زغال سنگ هاي خوب را براي تهيه زغال كك بكار مي برند. زغال كك در صنايع فولاد براي جداسازي ناخالصي هاي سنگ آهك مورد استفاده قرار مي گيرد.
تحقيق كنيد 1 – علت افزايش استخراج زغال سنگ چيست؟
افزايش قيمت نفت و گاز، افزايش جمعيت ، احتياج بيشتر به انرژي
2 – علت كاهش استفاده از زغال سنگ براي توليد انرژي چيست؟
جلوگيري از آلودگي هوا – زيرا زغال سنگ وقتي كه مي سوزد گازهاي آلوده كننده ي زيادي وارد هوا مي كند.
انرژي گرمايي زمين :
با مشاهده آبي كه از دهانه بعضي از چشمه هاي آب گرم خارج مي شود ،به آساني مي توانيم بفهميم كه داخل زمين گرم است . گرماي سنگ هايي كه در مجاورت كوههاي آتش فشاني قرار گرفته اند بيشتر از نقاط ديگر است.
مواد اوليه صنايع :
استفاده از سنگ ها و كانيها تقريباً در همه ي صنايع، از ساخت زير دريايي هايي كه اعماق اقيانوس را مي پيمايند گرفته تا سفينيه هاي كه در فضاي بي پايان سفر مي كنند، گسترش پيدا كرده است.
جواهر سازي :
بعضي از كاني ها به علت رنگ، جلد، سختي و از همه مهمتر تركيبات بودن، به عنوان جواهر مورد استفاده قرار مي گيرند. براي مثال، فيروزه كه بهترين نوع آن در كشور خودمان استخراج مي شود، به علت رنگش مشهور شده است. برخي از كاني ها تمام خواص بالا را با هم دارند. الماس، ياقوت ، زمرد از اين گونه جواهرات اند.
علوم دوم راهنمايي
فصل 8 – هوازدگي
هر جا كه سنگ كره يا هوا، آب با موجودات زنده در تماس باشد، در سنگ ها تخريب فيزيكي و شيميايي بوجود مي آيد. از اين رو سنگ ها در محل خود تغييراتي مي كنند كه به آن هوازدگي مي گويند. هوازدگي معمولاً موجب تشكيل قشري از مواد نرم و ناپيوسته بر روي سنگ هاي اصلي مي شود و عمل فرسايش يعني جابه جا كردن مواد آسانتر مي كند.معمولاً هوازدگي را با توجه به عوامل ايجاد آن به دو نوع فيزيكي و شيميايي تقسيم مي كنند.
هوازدگي فيزيكي :
در اين نوع هوازدگي ،سنگ ها به قطعات كوچكتر ولي با همان ساختمان و تركيب شكسته و خرد مي شوند. به نظر مي رسد مهمترين عامل مؤثر در هوازدگي، انجماد آب در داخل درز و شكاف سنگ ها باشد. با عمل انجماد، تقريباً 9 درصد به حجم آب افزوده مي شود . هر چه تعداد دفعات انجماد و ذوب در داخل شكاف سنگ ها بيشتر باشد. تخريب سنگ ها سريعتر انجام مي گيرد.
فكر كنيد : عمل تخريب سنگ ها توسط يخ زدن آب ، بيشتر در چه مناطقي از زمين و چه فصل هايي از سال صورت مي گيرد؟
بيشتر در مناطق كوهستاني و در فصل هاي پائيز و زمستان بيشتر صورت مي گيرد.
رشد بلور كاني هاي ثانويه در ميان درز و شكاف سنگ ها، خصوصاً در نواحي بياباني،ممكن است مانند يخ بستن آب سبب ايجاد فشار و در نتيجه خرد شدن سنگ ها مي شود. سنگ هاي زيرين همواره تحت فشار سنگ ها بالايي قرار دارند. با فرسايش سنگ هاي بالايي، فشار از روي سنگ هاي زيرين برداشته مي شود و قسمت هاي سطحي اين سنگ ها انبساط پيدا مي كند. در نتيجه اين انبساط ،قسمت هاي سطوحي سنگ پوسته پوسته مي شود و به صورت لايه هاي نازك جدا مي شود.
تفسير كنيد: پس از حفر تونل هاي راه سازي،كف تونل دائماً پر از خرده سنگ مي شود. علت آن چيست؟
وقتي كه تونل حفر مي شود با كندن سنگ ها فشار از روي بعضي از سنگ ها برداشته مي شود و در نتيجه سطح آنها بر اثر انبساط كم كم خرد شده و بداخل تونل مي ريزد. براي جلوگيري از ريزش بايد ديوارها و سقف تونل را با سنگ هاي مخصوص و سيمان پوشانيد.
فكر كنيد : به نظر شما، تغييرات دما روي سنگ هايي كه از يك كاني درست شده اند بيشتر است يا سنگ هايي كه از چند كاني ساخته شده اند؟ دليل آن چيست؟
سنگ هايي كه از چند نوع كاني درست شده اند. زيرا ميزان انبساط و انقباض همه ي كاني ها يكسان نيست. بعضي ميزان انبساط بيشتري دارند و بعضي كمتر كه همين موجب اختلاف حجم قسمت هاي مختلف سنگ شده و آن را متلاشي مي كند.
هم چنين بر اثر فعاليت هاي گياهان و جانوران ،.... و انسان نيز هوازدگي انجام مي شود. ريشه ي گياهان براي يافتن مواد معدني به داخل درزها و شكاف ها فرو مي روند و با رشد خود قطعات سنگ ها را از هم جدا مي كنند. جانوران ..... با فعاليت هاي انساني مانند راهسازي، استخراج از معادن و ... سبب قرارگرفتن ذرات دست نخورده ي سنگ ها و كاني ها در سطح زمين و هوازدگي آنها مي شود.
هوازدگي شيميايي:
در هوازدگي شيميايي، تركيب سنگ ها و كانيها تغيير مي كند و در نتيجه آن ، مواد جديد بوجود مي آيد. هوازدگي شيميايي است. گر چه آب خالص غيرفعال است ،اما وجود مقدار كمي از مواد محلول، آن را فعال مي كند. تركيب كاني ها با آب ، يكي از مهم ترين واكنشهاي شيميايي به خصوص در كانيهاي سيليكاتي است. در اثر اين واكنش ،از فلدسپات ها خاك رس بوجود مي آيد.يكي ديگر از عوامل هوازدگي شيميايي انحلال است. آب يكي از فراوانترين حل كننده ها در طبيعت است. البته باز هم آب خالص سنگ ها و كانيها چندان مؤثر نيست ولي آب با همراه داشتن مقداري كربن دي اكسيد خاصيت اسيدي پيدا مي كند كه در اين صورت قدرت انحلال آن زياد مي شود و مي تواند بر بيشتر كاني ها اثر بگذارد و آن ها را تغيير دهد.سنگ ها و كانيهاي محلول در آب در نواحي مرطوب با سرعت بيشتري تخريب مي شود.از راه هاي ديگر هواشناسي شيميايي تركيب شدن اكسيژن با كاني هاست. البته وجود آب و گرما سبب سرعت اينگونه واكنشها مي شود. به همين جهت ، اين نوع هوازدگي در مناطق گرم و مرطوب بيشتر ديده مي شود. سنگ ها و كاني هاي آهن دار زودتر از ساير كاني ها با اكسيژن هوا تركيب شده و ويژگي هاي خود را از دست مي دهند.موجودات زنده نيز مي توانند موجب تغييرات شيميايي در سطح مواد زمين شوند.
فكر كنيد : كداميك از استان هاي ايران،آثار باستاني بيشتري دارد؟
فارس - اصفهان – خوزستان
آيا رابطه اي بين تعداد آثار باستاني با هوازدگي شيميايي وجود دارد؟
در مناطقي كه هوازدگي شيميايي بيشتر باشد بناهاي قديمي زودتر از بين رفته در نتيجه آثار باستاني كمتري وجود دارد.
علوم دوم راهنمايي
ادامه فصل 8 - جابه جا شدن مواد حاصل از هوازدگي بر اثر كشش زمين
كشش زمين مي تواند مواد حاصل از هوازدگي را جابه جا كند. هر ذره اي كه بر اثر هوازدگي از سنگ هاي اصلي پوسته زمين جدا مي شود. داراي انرژي ذخيره شده اي است كه آن را در جهت شيب زمين به حركت در مي آورد، كشش زمين پس از باران هاي سيل آسا و مداوم در دامنه هاي پر شيب يا در دامنه هاي كوه هايي كه به علت استخراج موادمعدني يا جاده سازي شيب تند يافته اند، اثر بيشتر داري دارد. در اين ريزش، گاهي توده هاي بسيار بزرگي از مواد در سراشيبي كوه ها به پايين مي لغزد كه به اين نوع حركت ها «زمين لرزه» گويند. گاهي زمين لرزه ها، خساراتي را به بار مي آورند. كشش زمين حتي در دامنه هاي كم شيب سبب جابه جايي مواد مي شود كه به آن جنبش كند مواد يا «خزش» مي گويند، رطوبت مواد هوا زده،اين نوع جنبش را تسريع مي كند.
خاك :
حاصل عمل هوازدگي،بوجود آمدن خاك است. جز گياهان تك سلولي ساكن آب و گلسنگ ها بقيه ي گياهان به خاك نياز دارند از اين رو خاك راپلي بين دنياي زنده و دنياي غيرزنده مي دانند. براي تشكيل خاك هوازدگي فيزيكي و شيميايي هر دو مؤثرند.
فكر كنيد : مقدار خاك يك منطقه به عواملي چون آب و هوا، نوع سنگ هاي محل،مدت زمان ،شيب زمين و تعداد جانداران آن منطقه بستگي دارد. آيا مي توانيد نقش هر يك از عوامل بالا را در تشكيل خاك توضيح دهيد.
آب و هوا: نوع آب و هوا در عمل هوازدگي بسيار مؤثر است مثلاً آب و هواي گرم و مرطوب هوازدگي شيميايي سريعتر از بيابان ها است.نوع سنگ : مقاومت همه سنگ ها در برابر هوازدگي يكسان نيست. بعضي مقاومت كمتري دارند و زود متلاشي مي شوند مثل سنگ آهك كه سرعت تشكيل خاك را زياد مي كنند اما بعضي از سنگ ها بسيار مقاوم هستند و ديرتر متلاشي مي شود و سرعت تشكيل خاك در آن حاكم است.محل : مواد وقتي در قسمت سطحي زمين و در معرض آب و هوا باشند زودتر متلاشي و به خاك تبديل مي شوند.مدت زمان : هر چه زمان طولاني تر باشد مواد بيشتري دچار هوازدگي شده و خاك بيشتري حاصل مي شود.شيب زمين: هر چه شيب زمين بيشتر باشد مواد بر اثر لغزه زمين حركت و به هم برخورد كرده و به ذرات كوچكتر تبديل شده و سرعت تشكيل خاك را بيشتر مي كنند.
خاك علاوه بر مواد معدني ،يعني همان موادي كه بر اثر هوازدگي سنگ ها بوجود مي آيند داراي مواد آلي نيز هستند. نخستين تغيير مهمي كه پس از خرد شدن سنگ ها رخ مي دهد، رويش گياهان است. گياهان نيز فرآيندهاي هوازدگي را تسريع مي كنند و تا حدي مانع از جا به جا شدن خاك توسط آب و باد مي شوند.وقتي گياهان مي ميرند اجزاي آنها تجزيه مي شود. پس از مدتي اين مواد تجزيه شدني به درجه اي مي رسند كه ديگر صورت اوليه ي گياه در آنها مشخص نيست و به اين مواد گياخاك مي گويند. هر چه رنگ خاك تيره تر باشد،مقدار نسبي گياخاك آن بيشتر است. هر چه مقدار گياخاك در منطقه اي زيادتر باشد، جمعيت جانداران خاك بيشتر خواهد بود، زيرا در آن مواد لازم براي زيستن وجود دارد. گياخاك قدرت نگهداري آب در خاك را افزايش مي دهد و تا درجه معيني فضاي بين ذرات را هم كه محل نفوذ هواست زياد مي كند. گياخاك بر خاصيت اسيدي خاك مي افزايد و با اين عمل مقدار مواد محلول را بيشتر مي سازد.از مهم ترين مواد معدني خاك ها ذرات رس هستند. ذرات رس مواد محلول مورد نياز گياه را به خود جذب مي كنند و در موقع لزوم در اختيار گياه قرار مي دهند.
افق هاي خاك :
خاك كامل بايد حداقل داراي سه افق مشخص باشد. اين افق ها،از سطح به عمق با حروف A، B، C نمايش داده مي شوند.افق A لابه لاي سطحي خاك است. رنگ اين افق به علت وجود گياخاك فراوان تيره رنگ است. در اين منطقه مقداري ماسه هم وجود دارد ولي ذرات رس و مواد محلول آن كم است. زيرا باران و آبياري اين مواد را به افق B مي برند.افق B در زير A قرار دارد. اين افق يا گياخاك ندارد يا بسيار كم دارد ولي مقدار رس و مواد محلول آن زياد است. افق C مستقيماً روي سنگ هاي اصلي پوسته ي زمين قرار مي گيرد و بيشتر از قطعات سنگ هايي تشكيل شده كه كم تر هوازده شده اند.
خاك مناطق مختلف :
در مناطق كوهستاني ،خاك معمولاً كم ضخامت و سنگ هاي تجزيه نشده ي فراوان دارد. در بيشتر مناطق كوهستاني، به علت شيب زياد،خاك تشكيل نمي شود. خاك جنگل هم ضخامت كمي دارد و هم حاصلخيزي چنداني ندارد. زيرا جنگل در مناطقي بوجود مي آيد كه بارندگي زياد سبب شست و شوي مواد محلول در خاك مي شود. خاك علفزارها حاصلخيز از خاك جنگل است. لايه ي سطحي خاك قطور بوده و گياخاك فراوان دارد. هم چنين مقدار بارندگي در علفزارها زياد است. خاك بيابانها از نظرداشتن مواد محلول غني ترين خاك است ولي به علت كمي هوازدگي شيميايي، خاك بيابانها معمولاً نازك و بصورت تكه تكه اند. اين نوع خاك، مواد آلي ندارند.
حاصلخيزي خاك :
حاصل خيزي خاك يعني ميزان توانايي آن در پرورش دادن گياهي كه بطور مستقيم يا غيرمستقيم غذاي انسان را تشكيل مي دهند. عوامل مؤثر در حاصل خيزي خاك عبارت است از :1 – املاح : غذاي گياهان شامل عناصر شيميايي است كه از تركيب آن ها،مولكول هاي مواد آلي پديد مي آيند. مهم ترين عناصر عبارتند از : نيتروژن ، پتاسيم و فسفر كه نياز گياهان به اين سه عنصر بسيار فراوان تر از ساير عناصراست. به غير از عناصر فوق عناصر ديگري مانند منيزيم ، كلسيم ،آهن ، گوگرد،يد ،سديم ،مس و نيز بايد در خاك وجود داشته باشد.2 – آب :آب مهم ترين ماده ي است كه بايد در خاك وجود داشته باشد. زيرا آب سبب جابه جايي مواد مورد نياز در سلول هاي گياهي مي شود . مواد دفعي را از آن دور مي سازد.3 – تركيب شيميايي خاك : خاك ها ممكن است اسيدي يا بازي باشند برخي از گياهان در محيط اسيدي و برخي در محيط بازي خوب رشد مي كنند.4 – جانداران تجزيه كننده :اهميت و ارزش تجزيه كننده ها از قبيل باكتريها و قارچ ها در خاك بسيار زياد است.
فكر كنيد : 1 - كشاورزان قبل از كشت ،زمين خود را شخم مي زنند ، آيا مي دانيد ؟ چرا؟
براي اينكه فاصله بين ذرات بيشتر شود تا آب و هوا به آساني در خاك نفوذ كند و جنب و جوش موجودات ذره بيني زياد گردد باقي مانده گياهان و حيوانات زودتر پوسيده مي شوند و زمين تقويت مي گردد.
2 – برخي از كشاورزان يك گياه را دو با ر متوالي در يك زمين نمي كارند. آياعلت آن را مي دانيد؟
به علت شيوع آفات و امراض و ازدياد علف هاي هرز و كم شدن گروهي از مواد غذايي خاك و به هم خوردن تعادل مواد غذايي در خاك رويي و خاك زيرين بايد تناوب كشت صورت بگيرد.
فكر كنيد : آيا يك كشاورز بايد بداند كه خاك مزرعه اش اسيدي است يا بازي؟چرا؟
بله،زيرا كه ميزان اسيدي يا بازي بودن خاك از حدمعمول بيشتر يا كمتر باشد. گياه در آن رشد چنداني ندارد. و نيز بعضي از گياهان در خاك هاي اسيدي بهتر رشد مي كنند و بعضي در خاك هاي بازي رشد مي كنند.
