סיכום הפרק: המודל החלקיקי
גוף וחומר, נפח, מסה, משקל וצפיפות
סיכום הנושאים המרכזיים
חומר: ממה הגוף עשוי
יחידות: סמ"ק, מ"ל, ליטר
משקל: כוח כבידה (משתנה)
קובעת ציפה/שקיעה
תוספת חזרה: מודל החלקיקים
כל החומרים בנויים מחלקיקים זעירים. בין החלקיקים יש רווחים שבהם אין חומר, כלומר ריק. החלקיקים נמצאים בתנועה מתמדת, ופועלים ביניהם כוחות משיכה.
באמצעות מודל החלקיקים אפשר להסביר את ההבדלים בין חומרים, את תכונות מצבי הצבירה, ואת התופעות פעפוע, דחיסה ולחץ גז.
מצבי הצבירה לפי מודל החלקיקים
| מצב צבירה | מבנה חלקיקי | תנועת החלקיקים | כוחות משיכה |
|---|---|---|---|
| גז | חלקיקים רחוקים מאוד זה מזה | נעים במהירות לכל הכיוונים | כמעט לא מורגשים |
| נוזל | חלקיקים סמוכים זה לזה | מחליקים זה על זה ומחליפים מקומות | חזקים |
| מוצק | חלקיקים סמוכים מאוד ומסודרים | רועדים במקומם ואינם עוברים ממקום למקום | חזקים מאוד |
פעפוע ולחץ גז
פעפוע הוא התפשטות של חומר או התערבבות של חומרים ללא התערבות חיצונית, כתוצאה מהתנועה העצמית של החלקיקים.
לחץ גז הוא הכוח שהגז מפעיל על דפנות הכלי. הוא נובע מהתנגשויות חלקיקי הגז בדפנות. לחץ הגז מושפע מנפח הכלי, מכמות הגז ומטמפרטורת הגז.
טמפרטורה גבוהה יותר גורמת לחלקיקים לנוע מהר יותר, ולכן פעפוע ולחץ גז יכולים לגדול.
קשרים חשובים בגזים
| משתנים | הקשר | הסבר חלקיקי |
|---|---|---|
| טמפרטורה ולחץ | טמפרטורה גבוהה יותר מעלה את הלחץ בכלי סגור | החלקיקים נעים מהר יותר ומתנגשים חזק יותר בדפנות |
| כמות גז ולחץ | יותר גז באותו כלי מעלה את הלחץ | יותר חלקיקים יוצרים יותר התנגשויות בדפנות |
| קצב התנגשויות ולחץ | יותר התנגשויות מעלות את הלחץ | כל התנגשות מפעילה כוח קטן על הדופן |
| נפח ולחץ | נפח קטן יותר מעלה את הלחץ | אותם חלקיקים נמצאים במרחב קטן יותר |
| טמפרטורה ומהירות חלקיקים | טמפרטורה גבוהה יותר מגדילה את מהירות החלקיקים | החלקיקים מקבלים יותר אנרגיית תנועה |
הסברים לתופעות בעזרת המודל
ריח לחם מתפשט במאפייה
חלקיקי הריח נעים באוויר ומתערבבים בו בפעפוע עד שהם מגיעים לכל חלקי החנות.
צמיגים עלולים להתפוצץ בחום
בחום חלקיקי הגז בצמיג נעים מהר יותר, ההתנגשויות בדפנות חזקות ותכופות יותר, ולחץ הגז עולה.
צורת הכיסא אינה משתנה כשיושבים עליו
במוצק החלקיקים סמוכים מאוד וכוחות המשיכה ביניהם חזקים מאוד, לכן הם נשארים סביב מקומות קבועים.
נפח החלב אינו משתנה כשמוזגים לכוס
חלקיקי הנוזל סמוכים זה לזה ושומרים על נפח כמעט קבוע, אבל יכולים להחליק זה על זה ולקבל את צורת הכלי.
בלון מתפוצץ כשמנפחים יותר מדי
הוספת גז מגדילה את מספר החלקיקים ואת מספר ההתנגשויות בדפנות הבלון, עד שהחומר של הבלון אינו עומד בלחץ.
טיפת מים נשארת שלמה
חלקיקי הנוזל מושכים זה את זה. כוחות המשיכה מחזיקים את הטיפה יחד במקום שתתפצל מיד לטיפות קטנות.
מעבר חום
כאשר יש הפרש טמפרטורות, חום עובר ממקום חם יותר למקום קר יותר. מעבר החום יכול להתרחש בשלוש דרכים: הולכה, הסעה וקרינה.
דרכים למעבר חום
| דרך המעבר | איפה היא מתרחשת | איך זה עובד לפי מודל החלקיקים | דוגמה |
|---|---|---|---|
| הולכה | במגע בין חומרים או בתוך חומר | חלקיקים באזור החם נעים מהר יותר ומתנגשים בחלקיקים סמוכים, וכך האנרגיה עוברת הלאה | כפית מתכת שמתחממת בתוך תה חם |
| הסעה | בנוזלים ובגזים | גושי חומר חמים זורמים ממקום למקום ומעבירים איתם אנרגיה | מרק שמתחמם בסיר או בריזה מן הים |
| קרינה | גם בריק, ללא צורך בחומר בין הגופים | קרינה נבלעת בגוף ומחממת אותו | קרינת השמש מחממת קולטי דוד שמש |
נוסחאות וכללים חשובים
| נושא | נוסחה / כלל | יחידות |
|---|---|---|
| נפח תיבה | אורך × רוחב × גובה | סמ"ק, מ"ל, ליטר |
| צפיפות | מסה ÷ נפח | גרם/סמ"ק |
| משקל (בקירוב) | מסה × 10 | ניוטון |
| ציפה | צפיפות גוף < צפיפות נוזל | יצוף |
| שקיעה | צפיפות גוף > צפיפות נוזל | ישקע |
טיפים להמרות
נפח
1 סמ"ק = 1 מ"ל
1 ליטר = 1,000 מ"ל
1 מ"ק = 1,000 ליטר
מסה
1,000 מ"ג = 1 גרם
1,000 גרם = 1 ק"ג
1,000 ק"ג = 1 טונה
שאלה לחשיבה
אם גוף מסוים צף במים אבל שוקע בנוזל אחר, מה אפשר להסיק על הצפיפות שלו?
אפשר להסיק שצפיפות הגוף נמוכה מצפיפות המים ולכן הוא צף בהם, אבל גבוהה מצפיפות הנוזל השני ולכן הוא שוקע בו. כלומר, ציפה ושקיעה תלויות בהשוואה בין צפיפות הגוף לצפיפות הנוזל שבו הוא נמצא.
משחק חזרה לפרק
כשמעבירים חלב מבקבוק גדול לכוס קטנה, נפח החלב אינו משתנה. מדוע?
תרגול מתקדם
מוכנים למבחן המסכם המלא?
עברו לחידון המורחב של הפרק לתרגול מקיף עם 147 שאלות מכל נושאי הלימוד.