الوحدة الثانية - الدرس الاول -الطاقة-علوم

الوحدة الثانية - الدرس الاول -الطاقة-علوم

--------------------------------------------------------------------------------




الوحدة الثانية
الطاقة
الدرس الأول
مصادر الطاقة وصورها
إن الأنسان يحتاج إلى الطاقة فى حياته اليومية لتشغيل الأجهزة والآلات.
أولاً : الوقود والطاقة
لا تستطيع السيارة أن تسير بدون طاقة كما أنه لا يستطيع الأنسان القيام بالأنشطة المختلفة بدون غذاء.
لأن الطاقة الناتجة من أحتراق الوقود داخل السيارة تجعلها قادرة على الحركة وكما أن الطاقة المستمدة من الغذاء تمكن الأنسان من القيام بالأنشطة المختلفة.
ثانياً : صور الطاقة ومصادرها
صور الطاقة
1- طاقة ميكانيكية ( طاقة الوضع + طاقة الحركة)
2- طاقة ضوئية
3- طاقة كهربية
4- طاقة حرارية
5- طاقة صوتية
6- طاقة كيميائية
7- طاقة نووية
مصادر الطاقة
1- الشمس
2- الغذاء
3- حركة المياه
4- الرياح
5- الوقود
6- التفاعلات النووية
تجربة : ( توضح تحول الطاقة بين وضع وحركة)
الخطوات
1- أرفع كرة من كرات التنس من سطح الأرض إلى مستوى رأسك.
2- أتركها تسقط ولاحظها وهى تستمر فى السقوط ثم الصعود.
الملاحظة : نلاحظ أن الكرة تكتسب طاقة أضافية.
التفسير : عند رفع الكرة تكتسب طاقة وضع وهى الشغل المبذول لرفع الكرة
وعندما تتركها لتسقط تتحول هذه الطاقة الى طاقة حركية
ثم تتحول طاقة الحركة الى طاقة وضع
الأستنتاج : تتحول طاقة الوضع إلى حركة والعكس
طاقة الوضع :الطاقة المخزونة بالجسم نتيجة بذل شغل مبذول عليه
طاقة الحركة : الشغل المبذول فى أثناء حركة الجسم
ملحوظة :
1- عند وصول الجسم الساقط الى الأرض تكون الطاقة به طاقة حركة فقط.
2- عند أعلى أرتفاع تكون الطاقة الميكانيكية بالجسم هى طاقة وضع فقط
الطاقة الميكانيكية : هى مجموع طاقتى الوضع والحركة
العوامل المؤثرة على طاقة الوضع : 1- وزن الجسم 2- الأرتفاع
أولاً : وزن الجسم
أحضر كرة وأتركها ثم أحضر كرتين وأتركهما ثم أحضر ثلاث كور وأتركهم وهكذا
الملاحظة : كلما ذادت عدد الكرات يذداد المجهود
الأستنتاج : طاقة الوضع المختزنة فى الجسم تذداد بزيادة الجسم
ملحوظة : العلاقة بين طاقة الوضع ووزن الجسم علاقة طردية.
ثانياً : تأثيرالأرتفاع على طاقة الوضع
الخطوات: 1- أحضر كرة ثقيلة نسبياً ثم أرفع الكرة لأرتفاع نصف متر ثم أتركها لتسقط
3- كرر ذلك مع زيادة الأرتفاع فى كل مرة
الملاحظة : كلما ذاد الأرتفاع يذداد أرتفاع الكرة
الأستنتاج : طاقة الوضع تذداد بأذدياد ارتفاع الجسم
ملحوظة : العلاقة بين طاقة الوضع وأرتفاع الجسم علاقة طردية
مما سبق نستنتج أن : طاقة الوضع = الوزن x الأرتفاع
العوامل المؤثرة على طاقة الحركة : 1- السرعة 2- الكتلة
حيث أن طاقة الحركة تزداد بزيادة كلاً من السرعة والكتلة
مما سبق نستنتج أن : 1
طاقة الحركة = ــــــــ الكتلة X مربع السرعة
2
الطاقة الميكانيكية = طاقة الوضع + طاقة الحركة
مثال: قذف شخص كرة رأسياً لأعلى فكانت سرعتها 3أمتار/ ثانيةعند أرتفاع 4 أمتار
فما الشغل المبذول على الكرة إذا كان وزن الكرة = 5 نيوتن وكتلتها 0.5 كجم
الحل:
طاقة الوضع = وزن الكرة x الأرتفاع
= 5 x 4 = 20جول
1
طاقة الحركة = ـــــــ الكتلة X مربع المسافة
2
الشغل المبذول = الطاقة الميكانيكية
= طاقة الوضع + طاقة الحركة
= 20 X 2.25 = 22.25 جول
ملحوظة:
وحدة قياس الوزن (النيوتن)
وحدة قياس الطاقة (الجول)

الدرس الثانى
تحولات الطاقة
لاحظنا سابقاً أن الطاقة تتحول من صورة الى أخرى
مثال :
1- المصباح الكهربى : تتحول الطاقة الكهربية إلى طاقة ضوئية
2- المكـــــــــــــواة : تتحول الطاقة الكهربية الى طاقة حرارية
• عند تحريك البندول البسيط فإننا نبذل شغلاً وهذا الشغل يخزن فى البندول على صورة طاقة وضع
• عند تركه تتحول طاقة الوضع الى طاقة حركة تدريجيا حتى تصل الى أقصى سرعة وعندها تصبح كل طاقته فى صورة طاقة حركية ثم يتكرر ذلك ويظل البندول متحركاً محتفظاً بطاقته الميكانيكية.
ملحوظة: الجسم يظل محتفظاً بطاقته الميكانيكية تتبادل بين طاقتى الوضع والحركة
وتطلق على ذلك قانون ( بقاء الطاقة الميكانيكية )
مثال : فى كل من البندول وعربة الملاهى تتبادل طاقة الوضع وطاقة الحركة دون أن ينتهيا
حيث يبقى مجموعهما عند أى لحظة ثابت.
قانون بقاء الطاقة الميكانيكية:
مجموع طاقتى الوضع والحركة لأى جسم فى مجال الجاذبية مقدار ثابت.
العمود الكهربى البسيط
يتكون العمود الكهربى من محلول حمض ينغمس فيه معدنان مختلفان وتحدث به تفاعلات كيميائية تؤدى الى تحويل الطاقة الكيميائية الى طاقة كهربية ويشبه بطارية السيارة.
الأدوات: أحضر ليمونة كبيرة و بوصلة صغيرة و مسمار حديدى
الخطوات:
1- أضغط على الليمونة من الخارج حتى يصبح العصير أكثر سيولة
2- كون دائرة كهربية مع البوصلة ثم أغلق الدائرة
الملاحظة: تحرك البوصلة
الأستنتاج: مرور تيار كهربى عند غلق الدائرة
تجربة: ( توضح دوران (سريان) التيار الكهربى)
الأدوات: عمود كهربى جاف - مصباح كهربى - مفتاح
الخطوات :
1- كون دائرة كهربية
2- اغلق الدائرة لمدة دقيقة واحدة ثم أفتحها
3- المس زجاجة المصباح
الملاحظة:
1- نلاحظ عند غلق الدائرة يضىء المصباح وعند فتح الدائرة ينقطع التيار
2- نلاحظ أن المصباح أرتفعت درجة حرارته
الأستنتاج:
فى المصباح الكهربى تتحول الطاقة الكهربية الى طاقة ضوئية وطاقة حرارية
دورة الطاقة
مثال : تشغيل السيارة يحدث بها تحولات :
1- يختزن الوقود طاقة كيمائية تتحول بالأحتراق داخل السيارة الى طاقة حرارية ينتج عنها طاقة ميكانيكية تسبب حركة السيارة
2- جزء من الطاقة الميكانيكية يتحول الى طاقة كهربية بواسطة الدينامو
3- جزء من الطاقة الكهربية يتحول الى طاقة ضوئية بواسطة مصابيح السيارة
4- جزء آخر من الطاقة الكهربية يتحول الى طاقة صوتية بواسطة الراديو
5- جزء ثالث من الطاقة الكهربية يتحول الى طاقة حرارية مرة أخرى بواسطة السخان الكهربى داخل تكيف السيارة
مما سبق:
الطاقة لم تنتهى ولم تنفذ ولكنها تحولت من صورة إلى أخرى
قانون بقاء الطاقة:
الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم ولكن تتحول من صورة إلى أخرى
الطاقة والبيئة
هناك أضرار نتائج بعض التطبيقات التكنولوجية لتحولات الطاقة منها
( عوادم السيارات – التفجيرات العسكرية – المبيدات الكيمائية – الأسلحة الذرية – شبكات المحمول)
التكنولوجيا لها آثار سلبية 1- الحروب والقتل 2- التدمير الشامل
ملحوظة
هناك نتائج بعض التطبيقات التكنولوجية لها آثار ملوثة للبيئة منها
( تلوث كيميائى للهواء والماء والتربة والضوضاء وكهرومغناطيسى )
أمثلة: لتحولات الطاقة من صورة لأخرى
1- عماية البناء الضوئى طاقة ضوئية تحولـــــت الى طاقة كيميائية
2- جســــــم الأنســــــان طاقة كيميائية تحولت الى حركية وحرارية
3- المصــــباح الكهربى طاقة كهربية تحولـــــــت الى طاقة ضوئية
4- المدفأة ( الســخان ) طاقة كهربية تحولـــــــت الى طاقة حرارية
5- المروحـة والموتور طاقة كهربية تحولـت الى طاقة حركية ميكانيكية
6- أحتكاك اليدين معـــا طاقة حركية تحولـــــــت الى طاقة حرارية
7- الدينامو والمولدات طاقة حركية تحولـــــــت الى طاقة كهربية
8- سقوط جسم من أعلى لأسفل طاقة الوضع تحولـــــــت الى طاقة حركية


الدرس الثالث
الطاقة الحرارية
منذ أن هبط الإنسان على الأرض أكتشف الحرارة . فما هى الحرارة . وكيف تنتقل
الحرارة وأنتقالها
تجربة (1) : توضح الحرارة وأنتقالها
1- ضع مجموعة كرات معدنية فى ماء ساخن
2- ضع مجموعة كرات أخرى فى ماء بارد حتى تكتسب كل مجموعة درجة حرارة الماء المحيط بها
3- اخلط عددين متساويين منهما معا وضع معهما ترمومتراً
4- سجل قراءة كل ترمومتر
الأستنتاج :
1- الحرارة تنتقل من الجسم الأعلى فى درجة الحرارة الى الجسمالأقل فى درجة الحرارة
2- يستمر أنتقال الحرارة بينهما حتى يتساويا فى درجة الحرارة
حركة الجسيمات ودرجة الحرارة
تجربة (2) توضح حركة الجسيمات ودرجة الحرارة
الخطوات :
1- ضع عدة كرات فى كوب وعين درجة حرارتهم
2- نكس فوق الكوب الأول كوبا اخر ( أصبح أنبوب) واحكم الغلق
3- أقلب الأنبوبة عدة مرات من 20 - 30 مرة ثم عين درجة حرارة الكرات
الملاحظة : تلاحظ أرتفاع درجة حرارة الكرات نتيجة الأحتكاك
الأستنتاج :
1- حركة الكرات وأحتكاكها ببعضها تسبب فى أرتفاع درجة الحرارة
2- تزيد درجة الحرارة مع زيادة سرعة حركة الجسيمات أى بزيادة طاقة حركة الجسيمات
درجة الحرارة والأحتكاك
تجربة (3) توضح العلاقة بين درجة الحرارة والأحتكاك
الخطوات :
1- أجعل كفيى يديك متلامسين ثم حركهما
2- أحضر عجلتك وأقلبها وأدر عجلتها ثم أضغط على فراملها
الملاحظة:
1- نلاحظ أرتفاع درجة حرارة اليد
2- أرتفاع درجة حرارة العجلة
الأستنتاج : بالأحتكاك تتحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية
الطاقة الحرارية
هى صورة من صور الطاقة تنتقل من الجسم الأعلى فى أتجاه درجة الحرارة الى الجسم الأقل فى درجة الحرارة
درجة الحرارة :
هى الحالة الحرارية للجسم والتى يتوقف عليها اتجاه انتقال الحرارة منه أو إليه عند ملامسة جسم آخر وتتناسب مع طاقة حركة الجسيمات
انتقال الحرارة : توجد ثلاث طرق هى:
1- انتقال الحرارة بالتوصيل ( هى أنتقال الحرارة خلال الأجسام المادية من طرف لآخر )
2- انتقال الحرارة بالأشعاع (انتقال الحرارة من الجسم الأعلى فى درجة الحرارة الى الوسيط المحيط )
( ولا تحتاج لوسط مادى تنتقل خلاله الحرارة )
3- أنتقال الحرارة بالحمل ( انتقال الحرارة فى الوسط الغازى والسائل حيث تقل كثافة الجزئيات
الساخنة وترتفع الى اعلى وتزيد كثافة الجزئيات الباردة وتهبط الى اسفل
ملحوظة : الهواء عندما يبرد يقل حجمه ويزداد كثافته ويهبط الى اسفل ( فكرة عمل فريزر الثلاجة)
الهواء عندما يسخن يزداد حجمه فتقل الكثافة فيرتفع الى اعلى فيسخن الهواء ( توضع المدفأة بالأسفل)
الحرارة فى حياتنا
من امثلة التطبيقات التى تنتج الحرارة :
1- المدفأة 2- السخان 3- الوقود 4- الأفران
بعض المواد تعمل بالوقود البترولى ( مورد غير دائم) وبعضها يعمل بالكهرباء وبعضها يعمل بالطاقة الشمسية ( كمورد دائم)
بعض هذه التطبيقات ملوثة وبعضها غير ملوثة
الطاقة الشمسية تسهم فى انتاج معظم مصادر الطاقة الأخرى .