Όταν σε ένα στερεό σώμα προσφέρεται θερμότητα, οι ταχύτητες των μορίων του μεγαλώνουν. Η θερμοκρασία αυξάνεται και τα μόρια απομακρύνονται όλο και περισσότερο από τις μόνιμες θέσεις τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα και την αύξηση των διαστάσεων του σώματος. Αυτή την αύξηση την ονομάζουμε διαστολή.

Αντίστροφα, όταν ένα στερεό σώμα αποβάλλει θερμότητα, οι ταχύτητες των μορίων του μικραίνουν. Η θερμοκρασία του πέφτει και οι αποστάσεις μεταξύ των μορίων μειώνονται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση των διαστάσεων του σώματος. Αυτή τη μείωση την ονομάζουμε συστολή. Ανάλογη με αυτή για τα στερεά είναι η εξήγηση της διαστολής και συστολής και για τα υγρά και τα αέρια.

 

Νερό: Μια ιδιαίτερη περίπτωση

Πάνω από τους 4ο C το νερό συμπεριφέρεται όπως όλα τα υγρά, δηλαδή όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται και ο όγκος του (διαστέλλεται).

Κάτω όμως από τους 4ο C η συστολή είναι ανώμαλη. Όταν ψύχεται, ο όγκος του μεγαλώνει και η πυκνότητά του ελαττώνεται. Δηλαδή αντί να συστέλλεται, διαστέλλεται. Αυτό έχει μεγάλη σημασία στη ζωή και ιδίως των οργανισμών που ζουν μέσα στις λίμνες και στις θάλασσες. Έτσι όταν η θερμοκρασία πέφτει κάτω από 0ο C το νερό παγώνει. Όμως μόνο της επιφάνειας και αυτό γιατί ο πάγος έχει μικρότερη πυκνότητα από το υγρό νερό επιπλέει και εμποδίζει τα στρώματα του νερού που βρίσκονται κάτω από αυτόν, να παγώσουν και αυτά. Έτσι οι υδρόβιοι οργανισμοί διατηρούνται στη ζωή.

Σκέψου τι θα συνέβαινε αν ο πάγος βυθιζόταν. 

images

wpec94e475 05 06

wpa7988149 05 06

wp63164b34

Παρουσίαση1

 

​Όταν ένα σώμα απορροφά θερμότητα, όταν θερμαίνεται, αυξάνονται οι διαστάσεις του. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διαστολή.
Το αντίθετο συμβαίνει, όταν ένα σώμα αποβάλλει θερμότητα, όταν ψύχεται. Τότε μικραίνει σε όλες του τις διαστάσεις. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται συστολή.
Όλα τα σώματα, στερεά, υγρά και αέρια, διαστέλλονται ή συστέλλονται, όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία τους. Διαφορετικά στερεά και υγρά διαστέλλονται και συστέλλονται σε διαφορετικό βαθμό στην ίδια μεταβολή της θερμοκρασίας, ενώ όλα τα αέρια διαστέλλονται και συστέλλονται περίπου στον ίδιο βαθμό στην ίδια μεταβολή της θερμοκρασίας.

 

Ευχαριστούμε τον Αρβανιτίδη για την συνεισφορά του στο έργο μας.

1

Συστολή

wp84a0d0de 06

Διαστολή

wpfc1774ef 06

wpf12d63cf 05 06 wpdbff6b12 05 06

wpδδ1b0e7f2c 05 06

Στη συνέχεια παρακολουθώ τα ενδιαφέροντα πειράματα από το Φωτόδεντρο.

 

Όταν θερμαίνουμε ένα υγρό, αυτό απορροφά θερμότητα. Η θερμοκρασία του αυξάνεται. Σε κάποια συγκεκριμένη θερμοκρασία, χαρακτηριστική για το υγρό, αυτό αρχίζει σταδιακά να αλλάζει φυσική κατάσταση και από υγρό να γίνεται αέριο. Η αλλαγή αυτή γίνεται σε όλη τη μάζα του υγρού και όχι, όπως στην εξάτμιση, μόνο από την ελεύθερη επιφάνειά του. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται βρασμός. Όσο διαρκεί ο βρασμός, η θερμοκρασία του υγρού δε μεταβάλλεται, παρά την απορρόφηση ενέργειας. 
Η αλλαγή φυσικής κατάστασης από αέρια σε υγρή ονομάζεται υγροποίηση. Κατά την υγροποίηση το αέριο αποβάλλει θερμότητα και γίνεται υγρό.

1

Στις θερμοκρασίες που επικρατούν στη Γη, το νερό είναι το μόνο υλικό που υπάρχει στη φύση και στις τρεις φυσικές καταστάσεις.
Όταν το νερό έχει αέρια μορφή, βρίσκεται σε αέρια φυσική κατάσταση. Τότε χρησιμοποιούμε την ονομασία «υδρατμοί». Διαπιστώνουμε την ύπαρξή τους, όταν αυτοί μετατρέπονται σε υγρό στις κρύες επιφάνειες των τζαμιών.

​Νερό υπάρχει σε υγρή μορφή στην επιφάνεια της Γης αλλά και κάτω από αυτή. Οι υδρατμοί υπό ειδικές συνθήκες μετατρέπονται σε πάγο και αιωρούνται στην ατμόσφαιρα ή τους βλέπουμε επάνω στα φυτά. Τότε τους ονομάζουμε «πάχνη». Το νερό, τέλος, παρατηρείται στη φύση σε στερεή μορφή στους πόλους ή στις ψηλές βουνοκορφές με τη μορφή χιονιού.

Όταν ένα υγρό απορροφά θερμότητα, ένα μέρος του αλλάζει φυσική κατάσταση και γίνεται αέριο. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται εξάτμιση. Η εξάτμιση γίνεται μόνο από την ελεύθερη επιφάνεια του υγρού και όχι από όλη τη μάζα του.
Η αλλαγή φυσικής κατάστασης από αέρια σε υγρή ονομάζεται συμπύκνωση ή υγροποίηση. Κατά την υγροποίηση το αέριο αποβάλλει ενέργεια και γίνεται υγρό.

Η εξάχνωση και η απόθεση είναι καταστάσεις της ύλης οι οποίες εμφανίζονται σε χημικές ενώσεις (συστατικά) και μπορούμε να πειραματιστούμε ΜΟΝΟ σε εργαστήρια χημείας.

.jpg

 

Τήξη και Πήξη. Δυο φαινόμενα αντίστροφα!

Με το πείραμά μας διαπιστώσαμε πως όσο διαρκεί το λιώσιμο του πάγου, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή.

IMG 20221201 082451 IMG 20221201 082614 IMG 20221201 083122

Το φαινόμενο κατά το οποίο ένα στερεό σώμα αλλάζει τη φυσική του κατάσταση και γίνεται υγρό ονομάζεται τήξη.

Στη συνέχεια ανάψαμε ένα κεράκι και διαπιστώσαμε ότι αρχίζει και γίνεται υγρό. Μόλις το σβήσαμε άρχισε πάλι να παίρνει την αρχική του στερεή μορφή.

IMG 20221201 083128 IMG 20221201 083141 IMG 20221201 083345

Το φαινόμενο αυτό λέγεται πήξη.

Τις ζεστές καλοκαιρινές ημέρες, για να δροσιστούμε, βάζουμε παγάκια στο ποτήρι με το νερό μας.
Καθώς το νερό είναι θερμότερο από τον πάγο, ρέει θερμότητα από το νερό προς τα παγάκια. Ο πάγος απορροφά θερμότητα και λιώνει, από στερεός γίνεται υγρός.
Όμοια, αλλά σε διαφορετική θερμοκρασία, λιώνει η σοκολάτα, όταν την αφήσουμε σε ζεστό μέρος και το κερί, όταν καίει το φιτίλι του.
Η μετατροπή των στερεών σωμάτων σε υγρά ονομάζεται τήξη.
Κάθε στερεό σώμα μετατρέπεται σε υγρό σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, η οποία ονομάζεται θερμοκρασία τήξης.
Το καθαρό νερό έχει θερμοκρασία τήξης 0 οC. Όση ώρα διαρκεί η τήξη, η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή.
​Το αντίστροφο φαινόμενο, η μετατροπή ενός υγρού σε στερεό, ονομάζεται πήξη .
Κατά την πήξη το σώμα αποβάλλει θερμότητα στο περιβάλλον.
Όταν, για παράδειγμα, τοποθετούμε την παγοθήκη στην κατάψυξη, από το θερμότερο νερό αποβάλλεται θερμότητα στον πιο ψυχρό αέρα, που βρίσκεται μέσα στην κατάψυξη.
Το νερό σταδιακά από υγρό γίνεται στερεό.
Όση ώρα διαρκεί η πήξη, η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή.
Κάθε υγρό σώμα μετατρέπεται σε στερεό σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, που ονομάζεται θερμοκρασία πήξης.
Για κάθε σώμα οι θερμοκρασίες τήξης και πήξης είναι ίσες.
Παρακολουθώ το πείραμα τήξης και πήξης. Μπορώ με τη βοήθεια των γονιών μου να πραγματοποιήσω τα πειράματα στο σπίτι μου.

.jpg

 

Η θερμοκρασία είναι μια έννοια που μας βοηθά να περιγράψουμε πόσο θερμό ή ψυχρό είναι ένα σώμα. Όταν ένα σώμα είναι θερμό, λέμε ότι έχει υψηλή θερμοκρασία, όταν είναι ψυχρό, λέμε ότι έχει χαμηλή θερμοκρασία. Τη θερμοκρασία τη μετράμε με ειδικά όργανα, τα θερμόμετρα.
Όπως όλες οι αλλαγές γύρω μας, έτσι και η αλλαγή της θερμοκρασίας οφείλεται στην ενέργεια.
Μία από τις μορφές ενέργειας είναι η θερμική ενέργεια. Θερμική ενέργεια ονομάζουμε την κινητική ενέργεια των μορίων λόγω των συνεχών και τυχαίων κινήσεών τους.
Τη θερμική ενέργεια την αντιλαμβανόμαστε από τη θερμοκρασία του σώματος. Όσο περισσότερη θερμική ενέργεια έχει ένα σώμα, τόσο μεγαλύτερη είναι και η θερμοκρασία του.
Η αύξηση ή η μείωση της θερμικής ενέργειας του σώματος, άρα και η αύξηση ή η μείωση της θερμοκρασίας του γίνεται με τη ροή ενέργειας.
Όταν στο σώμα προσφέρεται ενέργεια, η θερμική ενέργειά του, άρα και η θερμοκρασία του, αυξάνεται.
Αντίθετα, όταν το σώμα χάνει ενέργεια, η θερμική του ενέργεια, άρα και η θερμοκρασία του, μειώνεται.
Την ενέργεια, όταν ρέει από ένα σώμα προς ένα άλλο λόγω διαφορετικής θερμοκρασίας, την ονομάζουμε θερμότητα. Η θερμότητα ρέει πάντοτε από τα σώματα με υψηλότερη θερμοκρασία προς τα σώματα με χαμηλότερη θερμοκρασία.
.jpg

Ευχαριστούμε τον εκπαιδευτικό Αρβανιτίδη Θεόδωρο για το εξαιρετικό υλικό!

Και μερικά παιχνίδια για εξάσκηση!

Θερμότητα

Τα πειράματα μας βοηθούν να αντιληφθούμε τα φαινόμενα του φυσικού περιβάλλοντος με εύκολο και κατανοητό τρόπο.

Πρωί πρωί στην τάξη μας, αφού συγκεντρώσαμε τα κατάλληλα υλικά, προσπαθήσαμε να βγάλουμε τα συμπεράσματά μας σχετικά με τη θερμοκρασία.

Πολλές φορές τη θερμοκρασία προσπαθούμε να την εκτιμήσουμε με τις αισθήσεις μας. Η εντύπωση που σχηματίζουμε είναι πάντοτε σωστή; Το παρακάτω πείραμα μας βοήθησε να βγάλουμε σημαντικά συμπεράσματα τα οποία συζητήσαμε μέσα στην τάξη μας. Βάλαμε στο κέντρο ένα δοχείο με νερό βρύσης. Από την αριστερή πλευρά ένα δοχείο με πολύ ζεστό νερό κι από τη δεξιά πλευρά ένα δοχείο με πολύ κρύο νερό. Βυθίσαμε την παλάμη μας ταυτόχρονα στο ζεστό και στο κρύο νερό και στη συνέχεια και τα δυο μαζί στο χλιαρό νερό βρύσης. Διαπιστώσαμε ακριβώς το αντίθετο: Το ζεστό μας χέρι αισθάνθηκε πολύ κρύο το νερό, ενώ το κρύο μας χέρι ένιωσε ότι το νερό της βρύσης ήταν αρκετά ζεστό.

IMG 20241127 083730 IMG 20241127 083733
IMG 20241127 083450 IMG 20241127 083500
IMG 20241127 083607IMG 20241127 083535

Στη συνέχεια πειραματιστήκαμε με τη θερμοκρασία βρασμού που είναι οι 100 oC και τη θερμοκρασία κατά την οποία λιώνει ο πάγος δηλαδή στους 0 ο  C.

IMG 20241127 084514 IMG 20241127 084613
IMG 20241127 085223 IMG 20241127 085207