לקט מעבדות ממוחשבות להוראת מדע וטכנולוגיה

לקט מעבדות ממוחשבותלהוראת מדע וטכנולוגיה

בחטיבות הביניים

לדמיין • לחקור • ללמודwww.einsteinworld.com

בשיתוף:

| 1 |

מורים יקרים,

שבמכון ויצמן למדע, מכון דוידסון לחינוך מדעיהחוברת המונחת לפניכם היא פרי שיתוף פעולה בין המפתחת סביבות למידה ממוחשבות לשילוב בשיעורי המדעים במערכת החינוך. חברת פורייה מערכותו

חוברת זו כוללת ניסויים המותאמים לתכנית הלימודים במדע וטכנולוגיה בחטיבת הביניים. הניסויים שפותחו נבחרו מתוך אים בהם עוסקים מגוון גדול של נושאים המזמנים שילוב מערכות מדידה ממוחשבות, והם רק חלק קטן משלל הנוש

בתכנית הלימודים.

אנחנו מזמינים אתכם המורים להאיר ולהעיר לגבי הניסויים שנמצאים בחוברת (אופן ההצגה, הוראות ההפעלה, השאלות וההפעלות לתלמידים, מידת הקושי, או מידת הבהירות של המידע, הצעות לשיפורים וכד'), ולשתף אותנו בהתנסות

ויים בהוראה. ובתובנות מהטמעת הניס

ידי:-הכתיבה נעשתה על

מורה למדעים בחט"ב וביולוגיה בחט"ע, בעלת ניסיון רב בהטמעה של מערכות ממוחשבות בהוראה/למידה – דבי סומך וניסיון בכתיבה של חומרי למידה.

ה.מורה לפיזיקה בחט"ב וחט"ע בעלת ניסיון רב בשילוב מערכות ממוחשבות בהוראת הפיזיק – גניה חייקין

מורה לפיסיקה בחט"ע ומנהלת פדגוגית של חברת פורייה מערכות, בעלת ניסיון רב (בארץ ובעולם) בשילוב – אסתי מגן מערכות מדידה ממוחשבות בהוראה/למידה.

ד"ר מירי קסנר ראש יחידת התמד"ע

(התפתחות מקצועית למורי מדע)

מכון דוידסון לחינוך מדעי מכון ויצמן למדע

|2 |

ענייניםתוכן

3 מצבי צבירה וחום כמוס .1

15 חום סגולי .2

29 לוויסות טמפרטורת הגוףמנגנון ההזעה כדרך .3

39 תגובות כימיות ושינויים כימיים .4

54 תהליכים אנדותרמיים ואקסותרמיים .5

71 אפקט החממה .6

85 הטמפרטורותעיקרון השתוות .7

| 3 |

1פרק

מצבי צבירה וחום כמוס

1תמונה

הקדמה

אם ניקח מים ונרתיח אותם בסיר קטן, לאחר כמה דקות המים ירתחו והטמפרטורה שלהם תגיע למאה מעלות צלזיוס. מה יקרה לטמפרטורת המים אם נמשיך לחמם את המים? האם הטמפרטורה תמשיך לעלות מעל מאה מעלות או אולי

גיית החום שמגיעה למים, לאן הולכת היא תישאר יציבה במאה מעלות ולא תמשיך לעלות? אם כך מה קורה לאנר האנרגיה? מעניין לדעת.

טמפרטורת ההיתוך של חומר (שהיא גם טמפרטורת ההתמצקות) היא הטמפרטורה שבה עובר החומר ממצב צבירה של מוצק למצב צבירה של נוזל או להיפך. טמפרטורת הרתיחה של חומר (שהיא גם טמפרטורת ההתעבות) היא הטמפרטורה

ר החומר ממצב צבירה של נוזל למצב צבירה של גז או להיפך.שבה עוב

החומר בשלב זה התכה, מתחיל לעבור , החומרלחממוכאשר מחממים חומר עד לטמפרטורת ההיתוך שלו וממשיכים יהפוךעד שכל החומר ההתכהלהתרחשות תהליך של החומר יגרום חימום נוסףמוצק ונוזל. – מצוי בשני מצבי צבירה

מנוזל למוצק. יהפוךלהתרחשות תהליך התמצקות עד שכל החומר יגרום החומר קירורלנוזל. ממוצק

החום המושקע . אין שינוי בטמפרטורת החומר -במהלך המעבר של החומר ממצב צבירה מוצק לנוזל או מנוזל למוצק יה בטמפרטורה אלא לשינוי במצב צבירה בלבד. יכיוון שאינו גורם לעל ,בשלב זה נקרא "חום כמוס"

חום מסביבתו, עולה אנרגייתית תנועה של חלקיקי החומר. כאשר חומר קולט יסוג של אנרגיה המתבטא באנרג ?חום מהומהירות תנועת החלקיקים שלו, ובאם נמדוד את הטמפרטורה שלו נבחין שהיא עלתה. תהליך הפוך יקרה באם חומר

שלו תואט ונוכל להיווכח שהטמפרטורה שלו ירדה. הממוצעת ום לסביבתו. במקרה כזה תנועת החלקיקים ח אנרגייתיאבד קלוריות.ב ואהחום נמדד בג'אול

| מצבי צבירה וחום כמוס |

|4 |

טמפרטורה נמדדת (ב"מד טמפרטורה") . מדד לרמת האנרגטיות של החלקיקים מהם בנוי החומר - ?טמפרטורה מהי או קלווין. פרנהייטבמעלות צלזיוס,

עולה. בטמפרטורת החומרולכן הטמפרטורה של ,עולה וחלקיקילחומר המהירות הממוצעת של סיפים אנרגיהמוכאשר מעלה את המהירות ואינאך להחלשת הכוחות הפועלים בין החלקיקים חימום נוסף יגרוםההיתוך של החומר,

התנועה הממוצעת של החלקיקים לא משתנה; מסיבה זו, בתהליך אנרגייתהממוצעת של החלקיקים. המשמעות היא ש הטמפרטורה קבועה.שבו עובר החומר ממוצק לנוזל

:(ניתן להיעזר במחסן מילות השאלה)בואו נשאל חמש שאלות על שלושת מצבי הצבירה

? …מדוע ?…שם מהל? …למה לאן נעלם...? כמה?? …כמה זמןהאם? כיצד? ? …ייתכןאיך

מה ? …מה זה מה זה? מה הקשר בין...? מה השימוש של...? ? ... מה המקור? …מה היתרוןמה הטעם? ? …מה גרם ל ? ... מתי? …מניין ?...הצורה נובעת ממה? נובע ממה? …לקרות עלול ? מה…קרה לימה ? אם... קרהי

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

מה נחקור?במעבדה זו נחקור את השינויים שחלים במים כאשר הם קולטים אנרגיית חום במצב צבירה של מוצק, עוברים למצב

צבירה של נוזל, ועד קבלת מים במצב צבירה של גז.

זהירותכללי

ל הוראות העבודה לפני תחילת העבודה. חשוב מאוד לקרוא את כ .1 פנו את שולחן העבודה מכל ציוד לימודי או אחר שאינו דרוש לעבודה. .2 הקפידו לאסוף שיער ארוך לפני תחילת העבודה. .3 ודאו שכל הציוד והחומרים הרשומים ברשימת הציוד והחומרים אכן נמצאים על המגש לפניכם לפני תחילת העבודה. .4 ות את העבודה לפני תחילת העבודה.חלקו בין חברי הצו .5 כל שאלה או בעיה שעולה במהלך העבודה יש להצביע ולבקש עזרה מהמורה או הלבורנטית. .6

ציוד וחומרים

טאבלט אינשטיין • חיישן טמפרטורה • פלטה חשמלית לחימום + מערבל (אם יש) • מים מזוקקים • מ"ל 50ארלנמייר קטן של • קרח כתוש (רצוי ממים מזוקקים) • כן מעבדה + תפסן • מקל זכוכית + גומייה • מ"ל 400כוס כימית של • מגנט בחישה (לא חובה) •


|5 |

2תמונה

(חלק א)העמדת הניסוי

הפעילו את הטאבלט אינשטיין .1

).( MiLAB-לחצו על תוכנת ה .2

, שעל גבי הטאבלטUSBחברו את חיישן הטמפ' לאחד משקעי המיני .3הטמפ' שאותו חיברתם לטאבלט נבחר. (שימו לב לא לבחור את חיישן הטמפ' בלוח בקרת החיישנים, וודאו שחיישן .4

הפנימי של הטאבלט).

נתוניםאוגר המערך

פי ההגדרות הבאות:-ירת נתונים עלעירכו את החיישן לאג

טמפרטורה

כל שנייה קצב הדגימה:

שניות 1000 זמן הדגימה (תדירות):


|6 |

רגע לפני...

הטמפרטורה של מים וקרח הנמצאים בבקבוק, אם לא מחממים את המים עם לעלותתתחיל שערו מתי .1 מקור חום חיצוני?

אם נעמיד אותם בכלי על השולחן למשך חמש דקות? מיםקרח והשערו מה יקרה לטמפרטורת ה .2 שערו כיצד יראה הגרף של תהליך חימום המים ממצב של קרח ועד לנקודת הרתיחה. .3

שערו מה יקרה לטמפרטורת המים אם נמשיך לחמם את המים עוד חמש דקות מרגע הרתיחה. .4

הניסוי ביצוע

בניסוי זה תעבדו עם מים רותחים, לכן עליכם לנהוג במשנה זהירות בכל מהלך העבודה.הערה:

מזוקקים עד גובה הקרח. הניחו את גובה הכלי, הוסיפו מים 3/4מלאו ארלנמייר קטן (בקבוק) בקרח כתוש עד ל .1 תפעילו את החימום. ואלהבקבוק על פלטת החימום

חברו את חיישן הטמפרטורה למקל הזכוכית עם גומייה כך שחלקו התחתון של החיישן יהיה חשוף. חברו את מקל .2שחיישן חשוב . לתפסן של כן המבחנות כך שחיישן הטמפרטורה יגיע לחלק העליון של מי הקרח הזכוכית

הטמפרטורה יהיה קרוב לחלק העליון של מי הקרח ולא לחלק התחתון.

) התחללחצו על הצלמית .3 כדי להתחיל רישום של הנתונים. (

ידי -הטאבלט. הקפידו לערבל בזהירות את הנוזל בבקבוק כל חצי דקה בערך, עלהתבוננו בגרף המתקבל על צג .4 ו לב לטמפרטורה כל עוד יש בכלי גם קרח וגם מים. טלטול עדין של הבקבוק או השתמשו במגנט. שימ

מכן הדליקו את החימום של הפלטה. ולאחר ,100Cלטמפרטורה של המשיכו את המדידה עד להגעה .5 המשיכו להתבונן בגרף המתקבל. (יש לוודא שהכבל של החיישן לא יבוא במגע עם פלטת החימום).

מים מגיעים לטמפרטורת רתיחה. לאחר מכן לחצו על צלמיתהמשיכו לחמם את המים עוד כשלוש דקות לאחר שה .6

) עצור להפסקת המדידה.(

) שמורידי לחיצה על צלמית -לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על .7 בסרגל הכלים העליון, בהתאם (

להוראות המורה.

זמן

רהטו

פרטמ


|7 |

תוצאות

על מנת לקרוא את הערכים על הגרף, לחצו על הגרף שהתקבל, גררו את הסמן לנקודה הרצויה (על ידי הזזת האצבע על גבי מסך הטאבלט). הערך של הנקודה המסוימת יוצג מתחת לגרף.

על מנת למדוד את ההפרש בין שתי נקודות בגרף, מקמו את הסמן הראשון בנקודה הנמוכה ואת הסמן השני בנקודה הגבוהה, ההפרש בין שתי הנקודות יוצג מתחת לגרף.

שאלות על התוצאות

?Y -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה ?X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהו המשתנה התלוי? .3 ?Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 מה הכותרת של הגרף? .5 ביותר שנמדדה? מה הייתה הטמפרטורה הנמוכה .6 מתי טמפרטורת המים התחילה להעלות בצורה משמעותית? .7 באיזו טמפרטורה המים הגיעו לנקודת רתיחה מלאה? .8 האם לאחר רתיחה של חמש דקות טמפרטורת המים המשיכה לעלות? מדוע? .9

ולנקודות תארו את הגרף שהתקבל בתהליך רתיחת המים. התייחסו לטמפרטורה ההתחלתית והסופית של המים, .10 המעבר בין מצבי הצבירה.

מסקנות ון דיו

מדוע היה חשוב לקבע את חיישן הטמפרטורה למקל הזכוכית? .1מדוע טמפרטורת מי הקרח בכלי עלתה, למרות שלא חיממנו אותם עם הפלטה? מאיפה קלטו המים חום לתהליך .2

זה? ו מדוע.כל עוד יש בכלי מים וקרח יחד הטמפרטורה כמעט ולא עולה. הסביר .3 מהו חום כמוס? .4כשהמים מגיעים לטמפרטורת הרתיחה אנחנו ממשיכים לחמם את המים, אך הטמפרטורה של המים לא עולה מעל .5

לטמפרטורת הרתיחה. מדוע הטמפרטורה של המים לא עולה? .א במה מושקעת אנרגיית החום אם לא חלה עלייה בטמפרטורת המים? .ב

מוצעת של מולקולות החומר". לאור הגדרה זו הסבירו מה קורה טמפרטורה מוגדרת כ"אנרגיית התנועה המ .6 למולקולות המים לאורך תהליך החימום עד לרתיחה ולאחריה.

.ציינו מהם הקשיים ,האם במהלך העבודה נתקלתם בקשיים? במידה וכן .7 תמודדתם עם הקשיים במהלך העבודה?כיצד ה .א תשובתכם. האם התוצאות שהתקבלו בניסויים הפתיעו אתכם? נמקו את .ב


|8 |

המשך החקירה...מה הלאה?

אם נבצע את הניסוי עם נוזלים אחרים, כמו, אלכוהול או אצטון, האם יתקבלו גרפים דומים או שונים מהגרף .1 שהתקבל בניסוי עם המים?

ים שווה?-ברז ומי-האם טמפרטורת הרתיחה של מים מזוקקים, מי .2האם מים רותחים בפסגת החרמון כדור הארץ?פני -עלהניסוי במיקום ההאם טמפרטורת הרתיחה של מים תלוי .3

ובים המלח באותה טמפרטורה?

בחנו את עצמכם

השלימו את המושגים המתאימים: .1 שינוי מצב צבירה ממוצק לנוזל נקרא____________. .א שינוי מצב צבירה מנוזל למוצק נקרא____________. .ב ___._צבירה מנוזל לגז נקרא__________שינוי מצב .ג שינוי מצב צבירה מגז לנוזל נקרא ______________. .ד

כאשר חומר משנה את מצב הצבירה שלו? ,איזה מבין המאפיינים שלפניכם משתנה .2

מסת החלקיקיםג. גודל החלקיקים .א סוג החלקיקיםד. בין החלקיקיםהמשיכה כוחות .ב

טמפרטורה כשהנוזל בתוכו -תלמידים רצו למדוד את טמפרטורת הרתיחה של שמן. לצורך כך התלמידים הכינו מד .3טמפרטורה הזה? נמקו את -מדההיה מים. האם התלמידים יוכלו למדוד את טמפרטורת הרתיחה של שמן באמצעות

תשובתכם. לעלייה בטמפרטורת המים?הסבירו במילים שלכם מדוע חימום נוסף של מים רותחים לא יגרום .4אנשים נוהגים לומר משפטים אלה: "היה חם לכן השוקולד נמס." או "תאכל מהר את הגלידה לפני שהיא תימס". .5

תקנו משפטים אלה לשפה מדעית נכונה.הסבירו מדוע בחורף בזמן נסיעה במכונית עם מספר נוסעים מתחילים להיווצר אדי מים על הצד הפנימי של .6

השמשה.


|9 |

0Fהשפעת תוספת אנרגיית החום על טמפרטורת האתנול

1

(הוספת אנרגיית לפניכם גרף המתאר את השינוי בטמפרטורה של החומר אתנול (סוג של אלכוהול) במהלך חימומו .7 התבוננו בגרף וענו על השאלות: .780Cחום). טמפרטורת הרתיחה של האתנול היא

?0C25באיזה מצב צבירה יהיה האתנול בטמפרטורה של .א ?900Cבטמפרטורה של באיזה מצב צבירה יהיה האתנול .ב הקיפו בעיגול את ההיגד הנכון מבין ההיגדים: .ג

. Bהטמפרטורה בנקודה ולה מ.../ שווה ל.../ קטנה מ... גד Aהטמפרטורה בנקודה .פי המודל החלקיקי של החומר-הסבירו את תשובתכם על .ד

.הגרף נלקח מתוך ערכת הל"ה בנושא 1

0

20

40

60

80

100

120

140

תוספת אנרגיית חום

ה (ור

רטמפ

טC

(°

A B C780 נקודת רתיחה


|10 |

מדריך למורה -1פרק

וחום כמוס מצבי צבירה

קישור לתכנית הלימודים החדשה: • נושא מרכזי: חומרים

נושא משנה: תהליכי שינוי בחומר וחוק שימור המסה

כיתה ז (ניתן לשימוש גם בכיתה ט בשיעורי פיזיקה בנושא אנרגיית חום).שכבת גיל: • דקות כולל דיון מסכם 90משך זמן לביצוע: • מצבי צבירה, טמפרטורה, חום, התכה, התאדות, התעבות, הקפאה, חום כמוס. דרישות קדם ומושגים: • עריכת מדידות, ניתוח גרף, השוואה, הסקת מסקנות, הכללה.מיומנויות: • .כללי זהירות, העלאת השערות, בידוד משתניםיומנויות חקר מודגשות: מ • בינונית עד גבוהה. –דרגת קושי התאמה לרמת התלמידים: • www1.snunit.k12.il/heb_journals/allon/143017.html מקורות מידע נוספים: •

87cf4bfd097a&lang=HEB-934c-4899-0340-www.ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=99a4e224

7b8008137f3e&lang=HEB-9ee1-4f36-b04f-www.ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=0b052594

הערות דידקטיות: • זהירות בעבודה עם מים חמים.חשוב לשוחח עם התלמידים על כללי .א, כלומר, שני חיישנים שונים יכולים לתת קריאה שונה לאותה 2%לכל חיישן יש טווח שגיאה של עד .ב

מדידה. מיקומו של החיישן חייב להיות קבוע לאורך כל הניסוי. .ג –בשלב א של הניסוי אין צורך לחמם, החום מהסביבה מאפשר לתהליך להתקיים. בשלב ב של הניסוי .ד

להתחיל לחמם את המים. C100של ההחל מטמפרטור ניתן להניח כיסוי של קלקר מעל פתח הבקבוק כדי להקטין איבוד חום לסביבה. .האין להתייחס לטמפרטורה המדויקת של המים אלא לשינויים שמתרחשים במערכת. טמפרטורת הרתיחה .ו

רגישות החיישן ועוד.של המים מושפעת ממספר גורמים, כמו: איכות המים, גובה היישוב, המורה תוכל לבצע ניסוי דומה עם נוזל אחר, כמו אצטון, ולהדגים לתלמידים את הדמיון בגרף המתקבל. .ז יש לשלב דיון בנושא המתודה המדעית בכל שלבי העבודה. .ח

הערות ללבורנט/ית: •

ציוד וחומרים: .א טאבלט אינשטיין .1 חיישן טמפ' .2 פלטה חשמלית לחימום .3 יםמ"ל מים מזוקק 10 .4 קרח כתוש (רצוי ממים מזוקקים) .5 מקל מזכוכית .6 כן מעבדה .7 מ"ל 50מ"ל או כוס כימית של 50ארלנמייר קטן של .8

http://www1.snunit.k12.il/heb_journals/allon/143017.html

http://www.ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=99a4e224-0340-4899-934c-87cf4bfd097a&lang=HEB

http://www.ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=99a4e224-0340-4899-934c-87cf4bfd097a&lang=HEB

http://www.ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=0b052594-b04f-4f36-9ee1-7b8008137f3e&lang=HEB

http://www.ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=0b052594-b04f-4f36-9ee1-7b8008137f3e&lang=HEB


|11 |

יש לשים לב לעבודה של התלמידים עם המים החמים. .ב אם יש מחסור בפלטות לחימום ניתן לבצע עם כוהליות אבל לא רצוי עם גזיות. .גם, כדי שהתוצאות לא יושפעו בגלל קרח ממי ברז. את רצוי להכין לניסוי זה קוביות קרח ממים מזוקקי .ד

קוביות הקרח יש להכניס לשקית, ובאמצעות פטיש ליצור קרח כתוש.

תשובות לתוצאות

? Y -? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר הX -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מוצגת הטמפרטורה. Yמוצג הזמן, ובציר Xבציר

.הזמן הוא המשתנה הבלתי תלוימהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 .המשתנה התלוי הוא הטמפרטורהמהו המשתנה התלוי? .3 ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4

הן טמפרטורה במעלות צלזיוס. Yהן שניות, ואילו היחידות בציר Xהיחידות בציר .ד טמפרטורת הרתיחהכותרת הגרף: שינוי הטמפרטורה של מים מטמפרטורת ההתכה וע .5 .C00מה הייתה הטמפרטורה הנמוכה ביותר שנמדדה? .6 מתי טמפרטורת המים התחילה להעלות בצורה משמעותית? .7

טמפרטורת המים התחילה לעלות רק כשלא היה קרח במים. באיזו טמפרטורה המים הגיעו לנקודת רתיחה מלאה? .8

.)C980 – C990(יכולה לנוע סביב C1000-בטמפרטורה הקרובה ל האם לאחר רתיחה של חמש דקות טמפרטורת המים המשיכה לעלות? מדוע? .9

ידי המים גרם לפירוק -לא, לאחר חמש דקות של רתיחה הטמפרטורה לא עלתה. ההסבר הוא שהחום שנקלט על . הקשרים בין מולקולות המים

סופית של המים, ולנקודות תארו את הגרף שהתקבל בתהליך רתיחת המים. התייחסו לטמפרטורה ההתחלתית וה .10 המעבר בין מצבי הצבירה.

. בהמשך הטמפרטורה נשארת קבועה. C00קרח יורדת עד לטמפרטורה של -בתחילת הניסוי הטמפרטורה של המיעד שבנקודה מסוימת הטמפרטורה מתחילה לעלות עד שהמים מגיעים לטמפרטורת הרתיחה שלהם, והיא נשארת

.קולטת חוםקבועה למרות שהמערכת עדיין

ן מסקנות דיו -תשובות לשאלות

מדוע היה חשוב לקבע את חיישן הטמפרטורה למקל הזכוכית? .1מאחר והטמפרטורה במקומות שונים בכלי בכל זמן נתון מעט שונות המיקום של החיישן חייב להיות קבוע לאורך כל

.הניסוי כדי שהמדידה תהיה אחידהקרח בכלי עלתה למרות שלא חיממנו אותם עם הפלטה? מאיפה קלטו המים חום לתהליך -מדוע טמפרטורת המי .2

זה? קרח בכלי קלטו חום מהסביבה, מאחר וחום עובר תמיד מגוף בעל טמפרטורה גבוהה לגוף בעל טמפרטורה ה-מי

קרח קולטים חום ומתחילים -המיקרח ולכן -נמוכה. טמפרטורת הסביבה (של החדר) גבוהה יותר מטמפרטורת המי .לעבור התכה

כל עוד יש בכלי מים וקרח יחד הטמפרטורה כמעט ולא עולה. הסבירו מדוע? .3כל עוד יש בכלי גם מים במצב צבירה נוזלי וגם מים במצב צבירה מוצק (קרח) כל החום שנקלט מהסביבה גורם

מים.לשינוי מצב הצבירה, כלומר, לשבירת הקשרים בין מולקולות ה מהו חום כמוס? .4

חום כמוס הוא .מצב צבירה הדרושה לחומר מסוים כדי לשנות ,חום בצורה של מתאר את כמות האנרגיה ום כמוסח ידי חומר, וגורם לשבירת הקשרים בין מולקולות או אטומי החומר, ולא גורם לשינוי בטמפרטורה.-החום הנקלט על


|12 |

ממשיכים לחמם את המים, אך הטמפרטורה של המים לא עולה מעל כשהמים מגיעים לטמפרטורת הרתיחה אנחנו .5 לטמפרטורת הרתיחה.

א. מדוע הטמפרטורה של המים לא עולה?הטמפרטורה לא ממשיכה לעלות למרות שאנחנו ממשיכים לספק חום למערכת, כי המים נמצאים בשני מצבי צבירה

זמנית: נוזל וגז. החום הזה נקרא חום כמוס.-בו מושקעת אנרגיית החום אם לא חלה עלייה בטמפרטורת המים?ב. במה

ידי המערכת גורמת לשבירת הקשרים בין מולקולות המים, וגורמת לשינוי מצב -כל אנרגיית החום שנקלטת על הצבירה של המים ממצב צבירה של נוזל למצב צבירה של גז.

החומר". לאור הגדרה זו הסבירו מה קורה טמפרטורה מוגדרת כ"אנרגיית התנועה הממוצעת של מולקולות .6 למולקולות המים לאורך תהליך החימום עד לרתיחה ולאחריה.

בתחילת התהליך המים נמצאים במצב צבירה מוצק, ויש קשרים חזקים בין מולקולות המים. כשהמים מתחילים י מצב הצבירה( חום כמוס). לקלוט חום מהסביבה החום גורם להחלשת הקשרים בין המולקולות ומתחיל תהליך שינו

כל עוד יש מים במצב צבירה מוצק, הטמפרטורה של המים לא עולה מעל אפס מעלות. ברגע שאין יותר קרח, המים ממשיכים לקלוט חום מהסביבה, והטמפרטורה מתחילה לעלות. בשלב הבא לאחר הדלקת הפלטה החשמלית, המים

כשהמים מגיעים לנקודת רתיחה, שוב כל אנרגיית החום קולטים חום מהפלטה והטמפרטורה ממשיכה לעלות. לא עולה מעל נקודת הרתיחה. המושקעת בשבירת קשרים בין המולקולות, והטמפרטור

תשובות לשאלות בחנו את עצמכם

השלימו את המושגים המתאימים: .1 התכה. ...שינוי מצב צבירה ממוצק לנוזל נקרא .א הקפאה. ...שינוי מצב צבירה מנוזל למוצק נקרא .ב התאדות. ...שינוי מצב צבירה מנוזל לגז נקרא .ג התעבות.נקרא... שינוי מצב צבירה מגז לנוזל .ד

איזה מבין המאפיינים שלפניכם משתנה כאשר חומר משנה את מצב הצבירה שלו? .2 מסת החלקיקיםג. גודל החלקיקים .א סוג החלקיקיםד. בין החלקיקיםהמשיכה כוחות .ב

.שמשתנה בזמן שינוי מצב צבירה הוא כוחות המשיכה בין החלקיקיםהמאפיין היחיד

טמפרטורה כשהנוזל בתוכו -תלמידים רצו למדוד את טמפרטורת הרתיחה של שמן. לצורך כך התלמידים הכינו מד .3היה מים. האם התלמידים יוכלו למדוד את טמפרטורת הרתיחה של שמן באמצעות מד הטמפרטורה הזה? נמקו את

תשובתכם., והמים C2000התלמידים לא יוכלו למדוד את טמפרטורת הרתיחה של השמן מאחר ושמן רותח בטמפרטורה מעל

טמפרטורה יהיו במצב צבירה של גז ולא יוכלו "למדוד" את הטמפרטורה של השמן.-במד .הסבירו במילים שלכם מדוע חימום נוסף של מים רותחים לא יגרום לעלייה בטמפרטורת המים .4

נמשיך לחמם מים רותחים, כל אנרגיית החום תושקע בפירוק הקשרים הכימיים בין מולקולות המים, לכן לא אם נראה שינוי בטמפרטורה.

אנשים נוהגים לומר משפטים אלה: "היה חם לכן השוקולד נמס." או "תאכל מהר את הגלידה לפני שהיא תימס". .5 תקנו משפטים אלה לשפה מדעית נכונה.

ם: במקום לכתוב נמס צריך לכתוב ניתך שהוא תהליך של שינוי מצב צבירה ולא המסה.תיקון משפטי "היה חם לכן השוקולד ניתך."

"תאכל מהר את הגלידה לפני שהיא תותך."


|13 |

הסבירו מדוע בחורף בזמן נסיעה במכונית מתחילים להיווצר אדי מים על הצד הפנימי של השמשה. .6נשיפה יש אדי מים. אדי המים "פוגשים" את החלון הקר, הגורם לשינוי מצב במהלך הנסיעה הנוסעים נושמים וב

הצבירה שלהם ממים במצב צבירה גז, למים במצב צבירה נוזל.לפניכם גרף המתאר את השינוי בטמפרטורה של החומר אתנול (סוג של אלכוהול) במהלך חימומו (הוספת אנרגיית .7

.780Cחום). טמפרטורת הרתיחה של האתנול היא

1Fהשפעת תוספת אנרגיית החום על טמפרטורת האתנול

2

התבוננו בגרף וענו על השאלות: .8 במצב צבירה נוזל. ? 0C25באיזה מצב צבירה יהיה האתנול בטמפרטורה של א.

במצב צבירה גז. ?900Cבטמפרטורה של ב. באיזה מצב צבירה יהיה האתנול הקיפו בעיגול את ההיגד הנכון מבין ההיגדים: ג. . B/ קטנה מ... הטמפרטורה בנקודה שווה ל...גדולה מ.../ Aהטמפרטורה בנקודה של החומר: פי המודל החלקיקי-הסבירו את תשובתכם עלד.

האתנול הגיע לטמפרטורת הרתיחה שלו. המשך חימום של האתנול לא יגרום לעלייה בטמפרטורת Aבנקודה מתחיל תהליך עליית Bהחומר (רואים בגרף) אלא רק לשבירת הקשרים בין מולקולות החומר. מנקודה

כמוס.הטמפרטורה כי כל החומר שינה את מצב הצבירה שלו. חום זה נקרא חום

.הגרף נלקח מתוך ערכת הל"ה בנושא 2

0

20

40

60

80

100

120

140

תוספת אנרגיית חום

ה (ור

רטמפ

טC

(°

A B C780 נקודת רתיחה


|14 |

גרף לדוגמה:

גרף התכה והרתחה של מים

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

זמן (שניות)

| 15 |

2פרק

חום סגולי

1תמונה

2תמונה

| חום סגולי |

|16 |

הקדמה

למיקרוגל הדבש תלמיד שאל את המורה למדעים את השאלה הבאה: "למה כשאני מכניס כמות שווה של דבש ומים מתחמם מהר יותר מהמים?"

מה הייתם עונים לתלמיד הסקרן? התשובה היא חום סגולי! אבל מהו חום סגולי?

של חומר מסוים מתאר Cמקובל לסמנו באות -לכל חומר בטבע יש חום סגולי ייחודי. החום הסגולי (או קיבול חֹום סגולי ותו חומר על מנת להעלות את הטמפרטורה שלו במעלה אחת, של א שיש להשקיע ביחידת מסה Qאת כמות החום

ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס 4186-והוא כ -ביחידות של קלוריה לגרם מעלה. החום הסגולי של מים נחשב יחסית גבוה לפי הגדרת הקלוריה). -קלוריות 1000(או בדיוק

-טמפרטורה נמדדת (ב"מד. קים מהם בנוי החומרתכונה של החומר, מדד לרמת האנרגטיות של החלקי - טמפרטורה או קלווין. פרנהייטטמפרטורה") במעלות צלזיוס,

חום מסביבתו, עולה אנרגייתתנועה של חלקיקי החומר. כאשר חומר קולט אנרגייתסוג של אנרגיה המתבטא ב – חוםה. תהליך הפוך יקרה באם חומר מהירות תנועת החלקיקים שלו, ובאם נמדוד את הטמפרטורה שלו נבחין שהיא עלת

חום לסביבתו. במקרה כזה תנועת החלקיקים שלו תואט ונוכל להיווכח שהטמפרטורה שלו ירדה. החום אנרגייתאבד מ נמדד בג'אול וקלוריות.

Q=MCΔT במקרה של חום וטמפרטורה ניתן לבטא את הקשר במשוואה הבאה:

מבטא את הפרש הטמפרטורות שחל ΔT-מסת החומר ו= Mקיבול חום סגולי של החומר, = Cאנרגיית חום, = Qכאשר בחומר עקב מעבר האנרגיה.

. החום המושקע אין שינוי בטמפרטורת החומר -במהלך המעבר של החומר ממצב צבירה מוצק לנוזל או מנוזל למוצק רטורה אלא לשינוי במצב צבירה בלבד. בטמפ עלייהכיוון שאינו גורם ל ,"חום כמוסבשלב זה נקרא לעיתים "

מעלה את ואינאך להחלשת הכוחות הפועלים בין החלקיקים חימום נוסף יגרוםבטמפרטורת ההיתוך של החומר, התנועה הממוצעת של החלקיקים לא משתנה; מסיבה זו, אנרגייתהמהירות הממוצעת של החלקיקים. המשמעות היא ש

הטמפרטורה קבועה.נוזל בתהליך שבו עובר החומר ממוצק ל

(ניתן להיעזר במחסן מילות השאלה)בואו נשאל חמש שאלות על חום סגולי

? …דועמ? …שם מהל? …למה לאן נעלם...? כמה?? …כמה זמןהאם? כיצד? ? …ייתכןאיך מה ? …מה זה מה זה? מה הקשר בין...? מה השימוש של...? ? ... מה המקור? …מה היתרוןמה הטעם? ? …מה גרם ל

? ... מתי? …מניין ?...הצורה נובעת ממה? נובע ממה? …לקרות עלול ? מה…קרה לימה ? אם... קרהי

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

מה נחקור?נתחיל עם מדידת חום מספר חומרים שונים. נחקור את החומרים השונים בזוגות. את החום הסגולי של נחקורבמעבדה זו

סגולי של מים ושמן ונעבור למדידת החום הסגולי של חול ודבש.

נלמד על היכולת של חומרים שונים לקלוט אנרגיית חום מהסביבה ולפלוט אותה לסביבה.


|17 |


חשוב מאוד לקרוא את כל הוראות העבודה לפני תחילת העבודה. .1 מודי או אחר שאינו דרוש לעבודה.פנו את שולחן העבודה מכל ציוד לי .2 הקפידו לאסוף שיער ארוך לפני תחילת העבודה. .3 ודאו שכל הציוד והחומרים הרשומים ברשימת הציוד והחומרים אכן נמצאים על המגש לפניכם לפני תחילת העבודה. .4 חלקו בין חברי הצוות את העבודה לפני תחילת העבודה. .5 יש להצביע ולבקש עזרה מהמורה או הלבורנטית. כל שאלה או בעיה שעולה במהלך העבודה .6


טאבלט אינשטיין • חיישני טמפרטורה 2 • מבחנות גדולות 4 • פקקים למבחנה עם חור להעברת חיישן הטמפרטורה 2 • מ"ל) 600כוסות כימיות ( 2 • )C900מים חמים מאוד ( • )C50מים קרים מאוד ( • דבש • ים-חול • מים מזוקקים • שמן סויה • כפית • משפך •

העמדת הניסוי

במעבדה זו תעבדו עם מים חמים מאוד. חשוב להקפיד על כללי זהירות. חשוב מאוד!


)( MiLABלחצו על תוכנת ה .2

, שעל גבי הטאבלטUSBחברו את חיישני הטמפ' לשני שקעי המיני .3חיברתם לטאבלט נבחרו. (שימו לב לא לבחור את חיישן בלוח בקרת החיישנים, וודאו שחיישני הטמפ' שאותם .4

הטמפ' הפנימי של הטאבלט). גר' מים מזוקקים. 45מזגו 1למבחנה מס' .5 גר' של שמן סויה. 45מזגו 2למבחנה מס' .6


|18 |

הנתוניםמערך אוגר

פי ההגדרות הבאות:-ירת נתונים עלעירכו את החיישנים לאג

חיישנים) 2(טמפרטורה

כל שנייה הדגימה:קצב


רגע לפני...

שערו מה יקרה לטמפרטורה של שני החומרים האלה, אם נחמם אותם יחד באותו הכלי. האם העלייה בטמפרטורה בשתי המבחנות תהיה זהה או שונה?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(חלק א) הניסוי ביצוע

) התחללחצו על הצלמית .1 , כדי להתחיל רישום של הנתונים.(

המתינו להתייצבות הטמפרטורה. .2 מזגו לכוס כימית, שתכיל בנוחות את שתי המבחנות, מים רותחים מקומקום. .3ודאו שהמים העבירו את המבחנות לתוך הכוס עם המים הרותחים, וצפו בשינוי הטמפרטורה בשתי המבחנות. .4

מכסים את המבחנה עד קצה קו הנוזלים.העבירו בזהירות את המבחנות עם שניות לפחות, 30לאחר שהטמפרטורה בשתי המבחנות השתוותה למשך .5

החיישנים למים קרים מאוד.

)( עצורהמשיכו את המדידה עד להגעה של שתי המבחנות לטמפרטורת החדר, לאחר מכן לחצו על הצלמית .6

.הפסקת המדידהל

) שמורידי לחיצה על צלמית -לאחר שהתהליך הסתיים, שמרו את הנתונים על .7 בסרגל הכלים העליון, בהתאם (

ראות המורה.להו

)ב(חלק הניסוי ביצוע

הוציאו את חיישני הטמפרטורה מהמבחנות של חלק א ונקו היטב את החיישנים. .1 גר' של דבש (רצוי למזוג את הדבש ממיכל דבש לחיץ). 45מזגו 3למבחנה מס' .2 גר' חול ים. 45מזגו 4למבחנה מס' .3 הטמפרטורה. ודאו שהחיישן תובל ברובו בתוך החומר הנבדק.פקקו את שתי המבחנות עם פקק שדרכו עובר חיישן .4

) התחלאין צורך לשנות את ההגדרות של החיישנים. לחצו על הצלמית .5 , כדי להתחיל רישום של הנתונים. (

המתינו להתייצבות הטמפרטורה. .6 מזגו לכוס כימית, שתכיל בנוחות את שתי המבחנות, מים רותחים מקומקום. .7ודאו שהמים חנות לתוך הכוס עם המים הרותחים, וצפו בשינוי הטמפרטורה בשתי המבחנות.העבירו את המב .8

מכסים את המבחנה עד קצה קו החומרים.


|19 |

שניות לפחות, העבירו בזהירות את המבחנות עם 30לאחר שהטמפרטורה בשתי המבחנות השתוותה למשך .9 החיישנים למים קרים מאוד.

) עצור צלמיתלאחר מכן לחצו על ,שתי המבחנות לטמפרטורת החדרשל תןהמשיכו את המדידה עד להגע .10 )

.להפסקת המדידה



תוצאות

הסמן לנקודה הרצויה (על ידי הזזת האצבע על על מנת לקרוא את הערכים על הגרף, לחצו על הגרף שהתקבל, גררו את גבי מסך הטאבלט). הערך של הנקודה המסוימת יוצג מתחת לגרף. באופן דומה, לחצו פעם נוספת על הגרף על מנת

לקבל את הסמן השני.



התבוננו בגרפים וענו על השאלות הבאות.

?Yאיזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ?X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהו המשתנה התלוי? .3 ?Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 של הגרף?מה הכותרת .5 התבוננו בגרפים שהתקבלו בסיום הניסוי והשלימו את הנתונים הבאים בטבלה. .6

טמפרטורה: החומר:

טמפרטורה התחלתית

הטמפרטורה דקות 3לאחר



הטמפרטורה דק' 12לאחר

טמפרטורה מרבית

מים

שמן

דבש

חול


|20 |

מתוך קריאת הנתונים בגרפים שהתקבלו: השלימו את המידע הבא .7 איזה מהחומרים מחלק א הגיע לטמפרטורה המרבית ראשון בתהליך החימום? .א איזה מהחומרים מחלק א הגיע לטמפרטורה המרבית אחרון בתהליך החימום? .ב בתהליך הקירור?איזה מהחומרים מחלק א הגיע לטמפרטורת החדר ראשון .ג איזה מהחומרים מחלק א הגיע לטמפרטורת החדר אחרון בתהליך הקירור? .ד איזה מהחומרים מחלק ב הגיע לטמפרטורה המרבית ראשון בתהליך החימום? .ה איזה מהחומרים מחלק ב הגיע לטמפרטורה המרבית אחרון בתהליך החימום? .ו בתהליך הקירור?איזה מהחומרים מחלק ב הגיע לטמפרטורת החדר ראשון .ז איזה מהחומרים מחלק ב הגיע לטמפרטורת החדר אחרון בתהליך הקירור? .ח

על סמך התוצאות ניתן לדרג את החום הסגולי של ארבעת החומרים. השלימו את הנתונים: .8

החומר עם החום הסגולי הגבוה יותר בחלק א הוא ... .א החומר עם החום הסגולי הנמוך יותר בחלק א הוא ... .ב ר עם החום הסגולי הגבוה יותר בחלק ב הוא ...החומ .ג החומר עם החום הסגולי הנמוך יותר בחלק ב הוא .... .ד

מהחומר בעל החום הסגולי -האם על סמך הנתונים של שני חלקי הניסוי תוכלו לדרג את כל ארבעת החומרים .9

הגבוה ביותר ועד הנמוך ביותר?


)? הסבירו את התשובה בעזרת תוצאות הניסוי. C20ותה טמפרטורה מרבית (בטווח של האם כל החומרים הגיעו לא .1 הסבירו מה נכון לומר: .2

החומר בעל החום הסגולי הגבוה ביותר מתחמם הכי מהר. .א החומר בעל החום הסגולי הגבוה ביותר מתחמם הכי לאט. .ב

השוו את התוצאות שקיבלתם עם תוצאות של קבוצות אחרות. האם התוצאות זהות או דומות? .3 כיצד תוכלו להסביר מצב זה?

תלמידים ביצעו מספר חזרות של אותו הניסוי, ובכל פעם קיבלו תוצאות מעט שונות. הסבירו מדוע? .4 הסבירו מה החשיבות של ריבוי חזרות במהלך ניסוי? .5 השוואה בין מסות שוות ולא נפחים שווים. הסבירו מדוע .בניסוי נערכה .6 האם נתקלתם בקשיים מיוחדים במהלך העבודה? פרטו מהם. א. .7

כיצד התמודדתם עם הקשיים שהתעוררו במהלך העבודה? ב. מאיזה חלק בתהליך העבודה הכי נהניתם? ג.


את אותה כמות של חום? התבוננו בנוסחה בפתיח למעבדה.קלטו החומרים כלהאם במהלך הניסוי .1 החומרים פלטו את אותה כמות של חום? כלהאם בשלב ההתקררות .2 מה יקרה לצורת הגרף אם נכפיל את המסה של החומר הנבדק? .3 ים הוא שווה?-ברז ומי-האם החום הסגולי של מים מזוקקים, מי .4 מוך יותר ממים?החום הסגולי של מתכות הוא גבוה יותר או נ האם .5 האם יש קשר בין החום הסגולי של החומר להולכת החום של החומר? .6


|21 |

עצמכםבחנו את

____________________________________כתבו במילים שלכם מהו חום סגולי.__________________ .1______________________________________________________________________________

ם. סגולי של מספר חומרי םתבוננו בטבלה המציגה ערכים של חוה .2

חום סגולי (ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס) החומר

4.2 מים

2.3 כוהל רפואי

1.97 שמן סויה

0.90 אלומיניום

0.83 חול

0.67 - 0.54 דבש

0.45 ברזל

0.38 נחושת

0.24 כסף

0.13 זהב

ארבעה מוטות מתכת זהים בגודלם העשויים: זהב, כסף, אלומיניום ונחושת, איזה מהם אם נשים בכוס מים חמים יתחמם הכי מהר? איזה יתחמם הכי לאט? נמקו את תשובתכם.

א. כשאדם חולה וטמפרטורת גופו עולה נהוג למרוח עליו אלכוהול על מנת לגרום לירידת טמפרטורת הגוף. .3 ון הגוף?הסבירו כיצד האלכוהול גורם לצינ

ב. התבוננו בנתונים בטבלה והסבירו מדוע עדיף להשתמש באלכוהול במקום במים? האם הנתונים בטבלה תואמים את התוצאות שקיבלתם בניסוי? נמקו את תשובתכם. .4בצהריים, אתם בגן שעשועים, יש מתקנים ממתכת ומתקנים מעץ, על איזה מתקן כדאי 12יום קיץ חם, השעה .5

הסבירו מדוע.לעלות, על מגלשה ממתכת או נדנדה מעץ? תלמידים לקחו שלושה מוטות הדומים בגודלם ועשויים משלושה חומרים שונים: זכוכית, אלומיניום וברזל. את .6

טבלו בכוס עם מים רותחים. החומר שהתחמם הכי מהר היה הברזל, אחר כך הזכוכית ובסוף המוטות התלמידים האלומיניום. האם תוכלו לשער מה הטווח של החום הסגולי של הזכוכית?

. האם 1.48, ואילו של אדמה רטובה הוא ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס 0.80החום הסגולי של אדמה יבשה הוא .7 ובע ההבדל בנתונים בין האדמה היבשה לאדמה הרטובה?תוכלו להסביר ממה נ

התבוננו בטבלה על הנתונים של חום סגולי של דבש ועץ. מה יכול להיות ההסבר לכך שהנתונים הם בטווח של .8 ערכים ולא ערך אחד?


|22 |

למורהמדריך -2פרק

חום סגולי


: תהליכי שינוי בחומר וחוק שימור המסהנושא משנה

כיתה ז (ניתן לשימוש גם בכיתה ט בשיעורי פיזיקה בנושא אנרגיית חום).שכבת גיל: • דקות 90משך זמן לביצוע: •חום סגולי, חלקיקים, אנרגיית חום, אנרגיית תנועה (קינטית) של החלקיקים, דרישות קדם ומושגים: •

טמפרטורה. מדידות, ניתוח גרף, השוואה, הסקת מסקנות, הכללה, העברת נתונים מגרף לטבלה.עריכת מיומנויות: • כללי זהירות, העלאת השערות, בידוד משתנים, חשיבות החזרות.מיומנויות חקר מודגשות: • בינונית עד גבוהה. –דרגת קושי התאמה לרמת התלמידים: • http://chemtech.huji.ac.il/crystal/water1.html מקורות מידע נוספים: •

%95%D7%9Dhttp://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%99%D7%91%D7%95%D7%9C_%D7%97%D7

hexagon.net/files/file/fileE/Honey/4PhysicalPropertiesHoney.pdf-http://www.bee

הערות דידקטיות: •יום על מנת -להרבות בדוגמאות מחיי היוםהמושג חום סגולי הוא מושג קשה להבנה לתלמידים. רצוי .א

להפוך את המושג ליותר נגיש עבור התלמידים.אין צורך לתת לכל קבוצות התלמידים לבצע את שני הניסויים, ניתן להבין את העיקרון בביצוע ניסוי אחד .ב

והשלמת הנתונים לגבי הניסוי השני.

הערות ללבורנט/ית: • ציוד וחומרים: .א

טאבלט אינשטיין .1 חיישני טמפרטורה 2 .2 מבחנות גדולות 3 .3 פקקים למבחנה עם חור להעברת חיישן הטמפרטורה 3 .4 מ"ל) 600כוסות כימיות ( 2 .5 )C900מים חמים מאוד ( .6 )C50מים קרים מאוד ( .7 דבש .8 ים-חול .9

מים מזוקקים .10

חשוב מאוד להקפיד על מדידת מסה זהה של כל החומרים הנבדקים. .ב של דבש או להעביר לבקבוק לחיץ במעבדה.את הדבש רצוי למזוג מבקבוק לחיץ .ג ניתן להוסיף חומרים נוספים לבדיקה, כמו: שמן, שוקולד, אצטון. .דיש להסביר לתלמידים על הסכנה בעבודה עם מים רותחים. במידת הצורך הלבורנט יכול לעבור ולמזוג .ה

ים.לתלמידים מים רותחים, במקום שהתלמידים יתרוצצו במעבדה עם כוסות עם מים רותח

http://chemtech.huji.ac.il/crystal/water1.html

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%99%D7%91%D7%95%D7%9C_%D7%97%D7%95%D7%9D

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%99%D7%91%D7%95%D7%9C_%D7%97%D7%95%D7%9D

http://www.bee-hexagon.net/files/file/fileE/Honey/4PhysicalPropertiesHoney.pdf

http://www.bee-hexagon.net/files/file/fileE/Honey/4PhysicalPropertiesHoney.pdf


|23 |


השוואת חום סגולי של מים ושמן -חלק א

?Yאיזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ?X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1

מוצגת הטמפרטורה. Yמוצג הזמן, ובציר Xעל ציר המשתנה הבלתי תלוי הוא הזמן.מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 התלוי הוא הטמפרטורה.המשתנה מהו המשתנה התלוי? .3 היחידות הן מעלות צלזיוס. Yהן שניות, ובציר Xהיחידות בציר ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 השוואת חום סגולי של דבש וחול –השוואת חום סגולי של מים ושמן, חלק ב –חלק א מה הכותרת של הגרף? .5

השוואת חום סגולי של דבש וחול -חלק ב שהתקבלו בסיום הניסוי והשלימו את הנתונים הבאים בטבלה. התבוננו בגרפים .1

טמפרטורה: החומר:

טמפרטורה התחלתית




הטמפרטורה דק' 12לאחר

טמפרטורה מרבית

C230 C640 C740 C700 C310 C720 מים

C230 C690 C760 C700 C270 C740 שמן

דבש

חול

מתוך קריאת הנתונים בגרפים שהתקבלו: השלימו את המידע הבא .2

שמן ?בתהליך החימום הגיע לטמפרטורה המרבית ראשון מחלק א איזה מהחומרים .א מים ?בתהליך החימום הגיע לטמפרטורה המרבית אחרוןמחלק א איזה מהחומרים .ב מןשאיזה מהחומרים מחלק א הגיע לטמפרטורת החדר ראשון בתהליך הקירור? .ג מיםאיזה מהחומרים מחלק א הגיע לטמפרטורת החדר אחרון בתהליך הקירור? .ד דבשאיזה מהחומרים מחלק ב הגיע לטמפרטורה המרבית ראשון בתהליך החימום? .ה חולאיזה מהחומרים מחלק ב הגיע לטמפרטורה המרבית אחרון בתהליך החימום? .ו דבש ?בתהליך הקירור הגיע לטמפרטורת החדר ראשוןמחלק ב איזה מהחומרים .ז חול ?בתהליך הקירור הגיע לטמפרטורת החדר אחרוןמחלק ב איזה מהחומרים .ח

ם. השלימו את הנתונים:על סמך התוצאות ניתן לדרג את החום הסגולי של ארבעת החומרי .3

מיםהחומר עם החום הסגולי הגבוה יותר בחלק א הוא... .א שמןהחומר עם החום הסגולי הנמוך יותר בחלק א הוא... .ב דבשהחומר עם החום הסגולי הגבוה יותר בחלק ב הוא... .ג חולהחומר עם החום הסגולי הנמוך יותר בחלק ב הוא... .ד


|24 |

יסוי תוכלו לדרג את כל ארבעת החומרים מהחומר בעל החום הסגולי הגבוה האם על סמך הנתונים של שני חלקי הנ .4 ביותר ועד הנמוך ביותר?

דבש, לאחריו, החומר בעל החום הסגולי הגבוה יותר הוא החול, אחרי –החומר בעל החום הסגולי הנמוך ביותר הוא החול מגיע השמן, ולבסוף החומר עם החום הסגולי הגבוה ביותר הוא המים.


)? הסבירו את התשובה בעזרת תוצאות הניסוי. C20האם כל החומרים הגיעו לאותה טמפרטורה מרבית (בטווח של .1 הסבירו מה נכון לומר: .2

החומר בעל החום הסגולי הגבוה ביותר מתחמם הכי מהר. .א החומר בעל החום הסגולי הגבוה ביותר מתחמם הכי לאט. .ב

מאחר ולמים יש חום סגולי גבוה מאוד, יחסית הוא מתחמם הכי לאט, ואילו הדבש שיש לו –המשפט הנכון הוא ב חום סגולי נמוך, מתחמם מהר מאוד יחסית.

השוו את התוצאות שקיבלתם עם תוצאות של קבוצות אחרות. האם התוצאות זהות או דומות? כיצד תוכלו להסביר .3

מצב זה?שונות, אבל צפוי שבכל הקבוצות הדירוג של החום הסגולי של ארבעת התוצאות שהתקבלו בקבוצות השונות מעט

החומרים יהיה זהה.בכל קבוצה התקבלו תוצאות מעט אחרות, מאחר ויש הבדלים קטנים לאורך המדידה. יכול להיות שהמסות הסבר:

ולכל חיישן יש את שנמדדו היו שונות, כי כל קבוצה מדדה מסה במאזניים אחרים. לכל קבוצה יש חיישנים שונים שני אנשים שמבצעים את אותו הניסוי יכולים לקבל –אחוז השגיאה השונה שלו. כמובן גם הגורם האנושי חשוב

תשובות מעט שונות, בגלל ביצוע מעט שונה או קריאה שונה של הנתונים.

רו מדוע?תלמידים ביצעו מספר חזרות של אותו הניסוי ובכל פעם קיבלו תוצאות מעט שונות. הסבי .4גם אם אותם תלמידים מבצעים את אותו הניסוי כמה פעמים, התוצאות יהיו מעט שונות מאחר ובכל ניסוי יש את

אחוז השגיאה של החיישנים, ויכול להיות שהחומרים שנבדקו היו מעט שונים. חשוב לציין שהשוני בין התוצאות יהיה לל.קטן, והעיקרון המדעי חייב להישמר בתוצאות במבט כו

הסבירו מה החשיבות של ריבוי חזרות במהלך ניסוי? .5

ריבוי חזרות בניסוי מאפשר לוודא שהתוצאות שהתקבלו אינן מקריות אלא עקביות לאורך כל הניסויים. ריבוי חזרות מאפשר להעלות את התוקף והמהימנות של הניסוי.

תוקף הוא מונח בשיטות מחקר, המסמל את המידה שבה כלי מדידה פורמלי מודד את מה שהוא נועד למדוד במסגרת המחקר, וכן המידה שבה המסקנות והפעולות הננקטות על סמך ההערכה אכן מתאימות ומדויקות.

דד הוא מהימן, ככל מהימנות מסמלת את המידה שבה כלי המדידה מודד את הידע או הכישורים באופן עקבי. מ .שהוא משקף את הערכים האמיתיים שהוא אמור למדוד

בניסוי נערכה השוואה בין מסות שוות ולא נפחים שווים. הסבירו מדוע. .6

מופיע המשתנה של Q=MCΔTההשוואה בין החומרים השונים נעשה על המסות מאחר ובנוסחה של חום סגולי ר משנים טמפרטורה, למשל, ואילו הנפח תלוי בטמפרטורה של המסה. כידוע המסה של חומר לא משתנה כאש

החומר.

א. האם נתקלתם בקשיים מיוחדים במהלך העבודה? פרטו מהם. .7 ב. כיצד התמודדתם עם הקשיים שהתעוררו במהלך העבודה?

ג. מאיזה חלק בתהליך העבודה הכי נהניתם?


|25 |


ום סגולי?כתבו במילים שלכם מהו ח .1 חום סגולי מתייחס לכמות החום הדרושה להעלות גרם אחד של חומר במעלה אחת.

ם. סגולי של מספר חומרי םהתבוננו בטבלה המציגה ערכים של חו .2


4.2 מים




0.83 חול

0.67 - 0.54 דבש

0.45 ברזל

0.38 נחושת

0.24 כסף

0.13 זהב

אם נשים בכוס מים חמים ארבעה מוטות מתכת בגודל זהה העשויים: זהב, כסף, אלומיניום ונחושת, איזה מהם יתחמם הכי מהר? איזה יתחמם הכי לאט? נמקו את תשובתכם.

, לכן הוא יתחמם הכי 0.13הסגולי הנמוך ביותר הוא הזהב, אם נתבונן בנתונים בטבלה נראה שהמתכת בעלת החום , והיא תתחמם הכי לאט.0.90מהר, ואילו המתכת בעלת החום הסגולי הגבוה ביותר היא אלומיניום,

כשאדם חולה וטמפרטורת גופו עולה נהוג למרוח עליו אלכוהול על מנת לגרום לירידת טמפרטורת הגוף. הסבירו א. .3 גורם לצינון הגוף?כיצד האלכוהול

חום הגוף הגבוה גורם לאלכוהול להתאדות, וזה גורם לירידה בטמפרטורת הגוף כתוצאה ממעבר חום מהגוף אל האלכוהול.

ב. התבוננו בנתונים בטבלה והסבירו מדוע עדיף להשתמש באלכוהול במקום במים.החום הסגולי של אלכוהול נמוך יותר מהחום כשיש צורך לצנן את גופו של אדם חולה כדאי להשתמש באלכוהול, כי

הסגולי של מים, והוא יתאדה מהר יותר ממים ויגרום לירידה בטמפרטורת הגוף.

האם הנתונים בטבלה תואמים את התוצאות שקיבלתם בניסוי? נמקו את תשובתכם. .4לאט, ואילו הדבש שהתחמם כן, הנתונים בטבלה מראים שלמים יש חום סגולי הכי גבוה, ואכן המים התחממו הכי

הכי מהר יש לו חום סגולי הכי נמוך מכל החומרים שבדקנו.יש מתקנים ממתכת ומתקנים מעץ, על איזה מתקן כדאי בצהריים, אתם בגן שעשועים, 12עה יום קיץ חם, הש .5

לעלות, על מגלשה ממתכת או נדנדה מעץ? הסבירו מדוע.חום סגולי יותר גבוה ממתכות, לכן העץ יתחמם הרבה יותר לאט מתוך הנתונים בטבלה ניתן לראות שלעץ יש

מהמתכת, ולכן כדאי לעלות על המתקנים מעץ ולא ממתכת.


|26 |

תלמידים לקחו שלושה מוטות הדומים בגודלם ועשויים משלושה חומרים שונים: זכוכית, אלומיניום וברזל. את .6ם הכי מהר היה הברזל, אחר כך הזכוכית ובסוף המוטות התלמידים טבלו בכוס עם מים רותחים. החומר שהתחמ

האלומיניום. האם תוכלו לשער מה הטווח של החום הסגולי של הזכוכית? ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס, ושל האלומיניום הוא 0.46מתוך הטבלה אנחנו יודעים שהחום הסגולי של ברזל הוא

0.90 -י של זכוכית הוא בין שני הערכים האלה, כלומר, קטן מג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס, לכן החום הסגול 0.90 ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס. 0.46 -וגדול מ

. האם 1.48, ואילו של אדמה רטובה הוא ג'אול לקילוגרם למעלת צלזיוס 0.80החום הסגולי של אדמה יבשה הוא .7

רטובה? תוכלו להסביר ממה נובע ההבדל בנתונים בין האדמה היבשה לאדמה הההבדל בנתונים נובע מהחום הסגולי הגבוה של המים שנמצאים באדמה הרטובה, ולכן החום הסגולי של אדמה

רטובה גבוה יותר מהחום הסגולי של אדמה יבשה.

התבוננו בטבלה של הנתונים של חום סגולי של דבש ועץ. מה יכול להיות ההסבר לכך שהנתונים הם בטווח של .8 ד? ערכים ולא ערך אח

הנתונים נמצאים בטווח של ערכים מאחר ויש כמה סוגים של עץ וכמה סוגים של דבש. ההבדל בין סוגי העץ יכול להיות בגלל כמות המים שנמצאת בעץ וכנ"ל לגבי הדבש.


|27 |

גרפים לדוגמה:

שמן ומיםשל חום סגולי של גרף

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

זמן (שניות)


|28 |

גרף של חום סגולי של דבש וחול

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

זמן (שניות)

| 29 |

3פרק

כדרך הזעהה מנגנון הגוף טמפרטורת לוויסות

1תמונה

הקדמה

אנחנו מזיעים? רק כשחם לנו? או אולי אנחנו תמיד מזיעים ורק כשחם לנו אנחנו מזיעים יותר? מתי

היא הפרשה של נוזל מימי המופרש מבלוטות הזיעה המצויות בעור של היונקים (לא אצל כולם, לדוגמה, לכלבים אין זיעהלק מהמערך , והיא חלצינון הגוף, הזעה היא לרוב אמצעי בני אדםבלוטות זיעה). הזיעה מורכבת בעיקר ממים ומלחים. ב

נוזל הזיעה מפני העור גורמת לירידה בטמפרטורת הגוף, מאחר התאיידותגוף יציבה. לשמור על טמפרטורת שמטרתו, גורמת פעילות גופניתשהתאיידות הוא תהליך שדורש אנרגיה. בשל כך, עלייה בטמפרטורת הגוף, למשל, כתוצאה מ

להזעה. התקררות הגוף, מצד שני, מפחיתה את ההזעה.

מחסן מילות השאלה)(ניתן להיעזר בבואו נשאל חמש שאלות על מנגנון ההזעה

? …? מדוע…שם מהל? …למה לאן נעלם...? כמה?? …כמה זמןהאם? כיצד? ? …ייתכןאיך מה הקשר בין...? מה השימוש של...? ? ... מה המקור? …מה היתרוןמה הטעם? ? …מה גרם ל ? נובע ממה? …לקרות עלול ? מה…קרה לימה ? אם... קרהימה ? …מה זה מה זה?

? ... מתי? …מניין ?...הצורה נובעת ממה

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%91%D7%9F_%D7%90%D7%93%D7%9D

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%95%D7%9D_(%D7%A4%D7%99%D7%96%D7%99%D7%A7%D7%94)

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%9E%D7%99%D7%95%D7%A1%D7%98%D7%90%D7%96%D7%99%D7%A1

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%95%D7%9E%D7%99%D7%95%D7%A1%D7%98%D7%90%D7%96%D7%99%D7%A1

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%94%D7%AA%D7%90%D7%99%D7%99%D7%93%D7%95%D7%AA

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A4%D7%A2%D7%99%D7%9C%D7%95%D7%AA_%D7%92%D7%95%D7%A4%D7%A0%D7%99%D7%AA

| מנגנון ההזעה כדרך לוויסות טמפרטורת הגוף |

|30 |

מה נחקור?הלחות שעל כף היד שהיא מהווה מדד ואת מידת ,נמדוד את טמפרטורת כף הידנחקור את מנגנון ההזעה, במעבדה זו

, ושוב נמדוד את הטמפרטורה ואת הלחות של כף היד. למידת ההזעה. לאחר מכן נעטוף את כף היד ונגרום לה להזיע נלמד על הקשר בין הטמפרטורה ומידת ההזעה של הגוף.


חשוב מאוד לקרוא את כל הוראות העבודה לפני תחילת העבודה. .1 פנו את שולחן העבודה מכל ציוד לימודי או אחר שאינו דרוש לעבודה. .2 תחילת העבודה.הקפידו לאסוף שיער ארוך לפני .3 ודאו שכל הציוד והחומרים הרשומים ברשימת הציוד והחומרים אכן נמצאים על המגש לפניכם לפני תחילת העבודה. .4 חלקו בין חברי הצוות את העבודה לפני תחילת העבודה. .5 ולבקש עזרה מהמורה או הלבורנטית. להצביעכל שאלה או בעיה שעולה במהלך העבודה יש .6


טאבלט אינשטיין • חיישן טמפרטורה • חיישן לחות • (שקית קטנה לאריזת מזון) שקית פלסטיק • ס"מ או גומייה 20חוט קשירה באורך •

2תמונה


|31 |


הטאבלט אינשטיין הפעילו את .1


, שעל גבי הטאבלטUSBחברו את חיישני הטמפ' והלחות לשני שקעי המיני .3בלוח בקרת החיישנים, וודאו שחיישני הטמפ' והלחות שאותם חברתם לטאבלט נבחרו. (שימו לב לא לבחור את .4

חיישני הטמפ' והלחות הפנימים של הטאבלט).

מערך אוגר הנתונים


טמפרטורה, לחות


שניות 1000 הדגימה (תדירות):זמן

, מבלי החזיקו את חיישן הטמפרטורה בחלק העליון באצבעות היד, והניחו את חיישן הלחות בכף היד של אותה היד .1 ).3ראו תמונה (לחסום את הפתחים בראש החיישן


המחשב והמתינו עד להתייצבות המדידות של הטמפרטורה והלחות (בערך שתי התבוננו בגרף המתקבל על צג .3 דקות).

3תמונה


|32 |

רגע לפני...

שערו מה יקרה לטמפרטורה וללחות של כף היד כאשר היא תכוסה בשקית ניילון למספר דקות._________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

הניסוי ביצוע

רו את בקשו מחבר לעטוף את כף ידכם עם שקית המיועדת לעטיפת מזון, כל זאת מבלי לעזוב את החיישנים. סג .1 . )1תמונה ורא(השקית עם חוט קשירה. יש לוודא שהחוט/גומייה לא חזק מדיי על מפרק כף היד

התבוננו שוב בשינויים המתרחשים בטמפרטורה ובלחות הבאים לידי ביטוי בגרף. .2דקות) בקשו מחבר שיסיר לכם את שקית הפלסטיק מכף היד. המשיכו לבצע את 3-2לאחר שהמדידות מתייצבות ( .3

דקות. 10מדידה בערך עוד ה

) עצור המשיכו את המדידה עד להתייצבות הטמפרטורה והלחות, ולאחר מכן לחצו על צלמית .4 עד להפסקת (

המדידה.


להנחיות המורה. ידי מספר תלמידים.-חזרות של הניסוי עלבמידת האפשר בצעו מספר .6

תוצאות

על מנת לקרוא את הערכים על הגרף, לחצו על הגרף שהתקבל, גררו את הסמן לנקודה הרצויה (על ידי הזזת האצבע על גבי מסך הטאבלט). הערך של הנקודה המסוימת יוצג מתחת לגרף. באופן דומה, לחצו פעם נוספת על הגרף על מנת

סמן השני.לקבל את ה




|33 |


? Yתנים מוצגים/מודדים על שני ציר ? איזה משX -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהם המשתנים התלויים? .3 ?Yמהן היחידות בציר ?Xמהן היחידות בציר .4 מה הכותרת של הגרף? .5 תארו את הגרפים שהתקבלו ממדידת הטמפרטורה והלחות בכף היד. .6 מה הייתה הטמפרטורה הגבוהה ביותר שנמדדה ללא כיסוי כף היד ועם כיסוי כף היד? .7 מה היה הפרש הטמפרטורות בין הטמפרטורה הנמוכה לגבוהה שנמדדו? .8 מה היה אחוז הלחות הגבוה ביותר שנמדד ללא כיסוי ועם כיסוי היד? .9

?מה היה ההפרש בין הלחות הנמוכה ביותר ללחות הגבוהה ביותר שנמדדו .10ידי -האם במבט על הגרף ניתן לזהות את הרגע שבו היד כוסתה בשקית? במידה וזיהיתם את הנקודה סמנו אותה על .11

הוספת נקודת ציון וטקסט. האם קיים קשר קבוע בין שני המשתנים? תארו יחס זה. .12 צב זה.נסו להסביר מו אותן התוצאות לתלמידים שונים? במידה וביצעתם חזרות על הניסוי, האם התקבל .13


מה תפקיד השקית שכיסתה את היד? .1 מה הייתה התחושה בכף היד שהייתה בתוך השקית? .2 מה, לדעתכם, הסיבה לתחושה שהייתה ביד? .3 מדוע עלתה הטמפרטורה ומידת הלחות שנמדדה בתוך השקית? .4 מה הקשר בין העלייה בטמפרטורה ועלייה בלחות? .5 פעמיים. פעם ללא כיסוי היד בשקית, ופעם עם כיסוי היד בשקית?מדוע התבקשתם לבצע את הניסוי .6ידוע שמנגנון ההזעה תפקידו לקרר את הגוף. האם בשלב שהיד כוסתה בשקית אכן פעל מנגנון הקירור בצורה .7

יעילה? א. האם נתקלתם בקשיים כלשהם במהלך הניסוי? במידה וכן אילו? .8

ב. כיצד התמודדתם עם הקשיים? הפעילות הופתעתם מהתוצאות? פרטו. ג. האם במהלך

ד. האם למדתם משהו חדש במעבדה זו?


|34 |


האם מידת ההזעה של כולנו תהייה שווה אם נהיה באותם תנאים? .1 יום?-מה הקשר בין תנאי הסביבה (טמפרטורה, לחות, רוח) למידת ההזעה שלנו בחיי היום .2 בלוטות זיעה. כיצד, לדעתכם, ייראו חייו של אדם החולה במחלה זו.ישנה מחלה שבה נולדים ללא .3 דקות בלבד? 15-10מדוע השהייה בסאונה מוגבלת לפרק זמן קצר של .4בתחזית מזג האוויר ישנו מושג שנקרא "עומס חום", המתאר את המכלול של תנאי הסביבה בזמן ומקום מסוים. .5

מדוע עומס החום מושפע ממידת הלחות שבאוויר?


מה תפקיד הזיעה בגופנו? .1 כיצד הזיעה מבצעת את תפקידה? .2 מה החשיבות של מנגנון ההזעה באדם? .3 האם כל בעלי החיים מאבדים חום לסביבה באותן הדרכים? הביאו דוגמאות. .4ר באותה הסבירו מדוע כאשר לחות האוויר גבוהה (כמו באזור מישור החוף בקיץ) אנחנו מזיעים הרבה יותר מאש .5

תקופה באילת, ששם לחות האוויר נמוכה? מה הקשר בין הבגדים שהאדם לובש לבין מידת ההזעה שלו, בתנאי מזג אוויר מסוימים? .6פניהם. -תלמידים סיימו שיעור חינוך גופני ביום חם. כל התלמידים הזיעו. חלק מהתלמידים ניגבו את הזיעה שעל .7

הסבירו מדוע ניגוב הזיעה לא מומלץ? שר יש לאדם "חום גבוה" מומלץ להניח על הגוף מגבת קטנה ורטובה. הסבירו מדוע?כא .8 הסבירו מה הקשר בין מאזן החום למאזן המים בגוף האדם? .9


|35 |

למורה מדריך -3פרק

מנגנון ההזעה

קישור לתכנית הלימודים החדשה: • נושא מרכזי: מערכות ותהליכים ביצורים חיים

יצורים חיים, התנאים לקיום יצורים חייםנושא משנה: מאפייני כיתה ז שכבת גיל: • דקות לדיון מסכם. 45דקות לביצוע הניסוי ועוד 45משך זמן לביצוע: • חום, טמפרטורה, הזעה, עומס חום, הלחתה. דרישות קדם ומושגים: • עריכת מדידות, ניתוח גרף, השוואה, הסקת מסקנות, הכללה.מיומנויות: • .כללי זהירות, העלאת השערות, בידוד משתנים, בקרהמיומנויות חקר מודגשות: • קלה. –דרגת קושי התאמה לרמת התלמידים: • מקורות מידע נוספים: •

http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=12646&kwd=7228


0091e5ef8079&lang=HEB-9940-4036-d1b3-http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=e6f67eb3

הערות דידקטיות: • מעבדה זו קלה מאוד לביצוע. מומלץ לבצע אותה בתחילת דרכם של התלמידים עם היכרות המערכת. .א מזג האוויר ביום הניסוי, והאם הניסוי בוצע בחדר ממוזג או לא. חשוב לקחת בחשבון את תנאי .ביש להתייחס למידת השינוי של הטמפרטורה והלחות לאורך הניסוי. שינוי הטמפרטורה יהיה קטן בהשוואה .ג

לשינוי בלחות. יש לשלב דיון בנושא המתודה המדעית בכל שלבי העבודה. .ד http://www.bashaar.org.il/Question.asp?Question_id=1744 : מידע לגבי הזעה באתר בשער .ה


טאבלט אינשטיין .1 חיישן טמפרטורה .2 חיישן לחות .3 (שקית קטנה לאריזת מזון)פוליאתילן שקית .4 ס"מ. 20חוט קשירה באורך .5

קושי להחזיק את שני החיישנים בכף היד, לכן יש לתרגל את האחיזה לפני תחילת הניסוי.יש .בבמידה ובבית הספר אין חיישן לחות, ניתן לבצע את הניסוי רק עם חיישן טמפרטורה, ולהסתמך על .ג

התחושה של התלמיד לגבי ההזעה.ר תלמידים, וגם על מנת לקיים מומלץ לאפשר לתלמידים רבים לבצע את הניסוי, גם כדי לשתף כמה שיות .ד

דיון בנושא החשיבות של חזרות במהלך ניסוי מדעי.





http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=e6f67eb3-d1b3-4036-9940-0091e5ef8079&lang=HEB

http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=e6f67eb3-d1b3-4036-9940-0091e5ef8079&lang=HEB

http://www.bashaar.org.il/Question.asp?Question_id=1744


|36 |


? Y? איזה משתנים מוצגים/מודדים על שני ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מוצגים שני המשתנים התלויים. Yמוצג המשתנה הבלתי תלוי, ובציר Xבציר

זמן הוא המשתנה הבלתי תלוי.לוי? מהו המשתנה הבלתי ת .2 מהם המשתנים התלויים? .3

הטמפרטורה שנמדדת בכף היד, והלחות שנמדדת בכף היד, הם המשתנים התלויים. הן שניות. Xהיחידות בציר ? Xמהן היחידות בציר .4

הן טמפרטורה במעלות צלזיוס, ולחות יחסית באחוזים. Yהיחידות בציר ? Yמהן היחידות בציר .הכותרת: מדידת הלחות והטמפרטורה ביד ללא כיסוי ועם כיסוימה הכותרת של הגרף? .5 תארו את הגרפים שהתקבלו ממדידת הטמפרטורה והלחות בכף היד ללא כיסוי ועם כיסוי. .6

ברגע שהחיישן התייצב על הטמפרטורה של היד –טמפרטורה בלי כיסוי: הגרף של הטמפרטורה לא השתנה הרבה וי.לא היה שינ

לחות ללא כיסוי: כמו עם מדידת הטמפרטורה, ברגע שהמדידה התייצבה לא היה שינוי לאורך זמן. טמפרטורה עם כיסוי: השינוי בטמפרטורה כשהיד מכוסה הוא במספר מעלות בודדות.

לחות עם כיסוי: השינוי בלחות הוא מאוד גבוה ביחס לשינוי בטמפרטורה. ר שנמדדה עם כיסוי כף היד, וללא כיסוי כף היד? מה הייתה הטמפרטורה הגבוהה ביות .7 מה היה הפרש הטמפרטורות בין הטמפרטורה הנמוכה לגבוהה שנמדדו? .8 מה היה אחוז הלחות הגבוה ביותר שנמדד ללא כיסוי ועם כיסוי היד? .9

מה היה ההפרש בין הלחות הנמוכה ביותר ללחות הגבוהה ביותר שנמדדו? .10ידי -ת את הרגע שבו היד כוסתה בשקית? במידה וזיהיתם את הנקודה סמנו אותה עלהאם במבט על הגרף ניתן לזהו .11

הוספת נקודת ציון בגרף. האם קיים קשר קבוע בין שני המשתנים? תארו יחס זה. .12

כן, קיים יחס ישר בין שני המשתנים, כלומר, כשעולה הטמפרטורה עולה גם הלחות. ו אותן התוצאות לתלמידים שונים? לאבמידה וביצעתם חזרות על הניסוי, האם התקבל .13

נסו להסביר מצב זה.לכל אחד מאיתנו יש טמפרטורה שונה במעט בידיים. יש אנשים עם ידיים קרות ויש אנשים עם ידיים חמות. כמו כן,

כל אחד מאתנו מגיב מעט שונה לכיסוי היד. חיישנים שונים ומערכות מדידה שונות.ידי תלמידים שונים, -יש לקחת בחשבון גם את העובדה שהניסוי בוצע על


מה תפקיד השקית שכיסתה את היד? .1השקית מונעת את התאדות הזיעה מהיד, לכן היד מתחממת. התפקיד של השקית הוא לשנות את תנאי הסביבה

ידי הזעה.-סביב היד, ולגרום לגוף להגיב לשינוי הסביבתי על התחושה בכף היד שהייתה בתוך השקית?מה הייתה .2

התחושה בתוך השקית היא שהיד רטובה. מה, לדעתכם, הסיבה לתחושה שהייתה ביד? .3

תנאי הסביבה בתוך השקית השתנו, היד שנמצאת בתוך השקית מתחילה להזיע כי הטמפרטורה של העור עולה. מדוע עלתה הטמפרטורה ומידת הלחות שנמדדה בתוך השקית? .4

השקית שכיסתה את היד מנעה מתהליך הצינון הטבעי של העור להתבצע, ולכן גרמה לעליית טמפרטורת כאמור, העור של היד. עליית הטמפרטורה גרמה להזעה שגרמה לעלייה בלחות בתוך השקית.


|37 |

מה הקשר בין העלייה בטמפרטורה ועלייה בלחות? .5ידי העור -ון העור שהוא הזעה. הזיעה שהופרשה עלעליית הטמפרטורה של העור ביד, גרמה לגוף להגיב בתהליך צינ

גרמה לעלייה בלחות בתוך השקית. מדוע התבקשתם לבצע את הניסוי פעמיים. פעם ללא כיסוי היד בשקית, ופעם עם כיסוי היד בשקית? .6

גורם השלב הראשון של הניסוי שבו היד לא כוסתה מהווה בקרה לשלב השני של הניסוי. כדי לוודא שאכן כיסוי היד לשינוי תנאי הסביבה, חשוב לדעת מה הם תנאי הסביבה ההתחלתיים.

ידוע שמנגנון ההזעה תפקידו לקרר את הגוף. האם בשלב שהיד כוסתה בשקית אכן פעל מנגנון הקירור בצורה .7 יעילה?

העור. אכן כן. כשהיד כוסתה בשקית הטמפרטורה של היד עלתה ומיד החל מנגנון ההזעה לפעול על מנת לצנן את א. האם נתקלתם בקשיים כלשהם במהלך הניסוי? במידה וכן אילו? .8

ב. כיצד התמודדתם עם הקשיים? ג. האם במהלך הפעילות הופתעתם מהתוצאות? פרטו.

ד. האם למדתם משהו חדש במעבדה זו?


מה תפקיד הזיעה בגופנו? .1 לגוף להוריד את טמפרטורת הגוף.תפקיד הזיעה בגוף הוא לאפשר

כיצד הזיעה מבצעת את תפקידה? .2פני העור מתאדה. תהליך האידוי הוא תהליך שדורש אנרגיית חום. אנרגיית החום לתהליך -הזיעה שמופרשת על

האידוי נגרעת מהעור, וכך גורמת לירידה בטמפרטורת העור וכל הגוף כולו. מה החשיבות של מנגנון ההזעה באדם? .3

מנגנון ההזעה באדם הוא אחד המנגנונים המאפשרים להוריד את טמפרטורת הגוף, ולמנוע עלייה מסוכנת בטמפרטורת הגוף, עד כדי מוות כתוצאה מעלייה גדולה מדיי בטמפרטורה.

האם כל בעלי החיים מאבדים חום לסביבה באותן הדרכים? הביאו דוגמאות. .4שאין להם בלוטות זיעה מפוזרות על הגוף, ולכן תהליך ההזעה לגביהם לא לא. ישנם בעלי חיים כמו כלבים וציפוריםידי הגברת קצב הנשימה ואידוי מים -נעשה על שלהםקירור הגוף כלומר, –קיים. כלבים וציפורים, למשל, מלחיתים

.מהלשון הרטובה ומחלל הפהאנחנו מזיעים הרבה יותר מאשר באותה הסבירו מדוע כאשר לחות האוויר גבוהה (כמו באזור מישור החוף בקיץ) .5

תקופה באילת, ששם לחות האוויר נמוכה?כאשר לחות האוויר גבוהה זה אומר שהאוויר מכיל כמות גדולה של אדי מים. כאשר אנו מזיעים במצב כזה, האידוי

ם של לחות אוויר של הזיעה מהעור הוא איטי יותר, בגלל ריבוי אדי המים באוויר, מאשר כאשר אנחנו נמצאים בתנאי נמוכה, שבמצב זה הזיעה מתאדה מהר, ואנו לא מרגישים את הזיעה על הגוף.

מה הקשר בין הבגדים שהאדם לובש לבין מידת ההזעה שלו בתנאי מזג אוויר מסוימים? .6ים אם האדם לובש בגדים הצמודים לגוף ועשויים מבד שאינו סופח מים בקלות, בזמן הזעה האדם ירגיש לא טוב. בגד

צמודים שלא יאפשרו את התאדות הזיעה יכולים לגרום למצב שבו הגוף לא יוכל להיפתר מעודף החום, וייגרם לאדם נזק. לעומת זאת אם האדם לובש בגדים לא צמודים, עשויים מבד הסופג מים בקלות, האדם ירגיש נוח והזיעה

תתאדה מגופו בקלות.פניהם. -ם. כל התלמידים הזיעו. חלק מהתלמידים ניגבו את הזיעה שעלתלמידים סיימו שיעור חינוך גופני ביום ח .7

הסבירו מדוע ניגוב הזיעה לא מומלץ? ידי התאדות הזיעה מעל -הזיעה המופרשת לאחר פעילות גופנית מאומצת תפקידה לעזור בתהליך צינון הגוף על

גוף לא מתבצע.הגוף. אם התלמידים מנגבים את הזיעה מגופם, הזיעה לא מתאדה וצינון ה כאשר יש לאדם "חום גבוה" מומלץ להניח על הגוף מגבת קטנה ורטובה. הסבירו מדוע? .8

המים שנמצאים במגבת מתאדים מהמגבת ותוך כדי –המגבת הרטובה באה במקום הפרשת זיעה מגופו של החולה הגוף שלו.תהליך ההתאדות שלהם נוטלים מחום הגוף של החולה, וכך גורמים לירידה בטמפרטורת


|38 |

הסבירו מה הקשר בין מאזן החום למאזן המים בגוף האדם? .9ידי תהליך ההזעה. כאשר מאזן החום בגוף לא תקין ויש עודף חום -מאזן החום ומאזן המים קשורים האחד לשני על

פני העור. הפרשת הזיעה פוגעת במאזן המים של הגוף. אם אדם נמצא בתנאי-בגוף, הגוף גורם להפרשת זיעה עלסביבה חמים והוא מזיע לאורך זמן ללא שתייה מספקת, הוא עלול להגיע למצב של התייבשות. לכן חשוב מאוד

בתנאי מזג אוויר חמים להרבות בשתייה.

גרף לדוגמה:

עם כיסוי השקית גרף של טמפרטורה ולחות בכף היד

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

זמן (שניות)

| 39 |

4פרק

תגובות כימיות ושינויים כימיים

1תמונה

מהדהק

מה המשותף לשלושת התיאורים הבאים: שריפת גפרור, ריקבון של תפוח, ובעירה של נר? כולם דוגמאות להתרחשות של שינויים כימיים ותגובות כימיות.

בטבע, במטבח הביתי, בגופנו, במעבדות ובמפעלים. להלן ארבע -שונים, בכל מקום שינויים מסוגיםחומרים עוברים דוגמאות לתהליכי שינוי בחומר:

מעבר של חומר ממצב צבירה אחד למשנהו; • התמוססות (בלבד) של חומר מסוים בחומר אחר; • חומרים חדשים;תגובה של חומר אחד עם חומר אחר ליצירת חומר או • פירוק חומר למספר חומרים חדשים. •

שבין החלקיקים. כאשר חומר המשיכה נחלשים או מתגברים כוחות ,כאשר חומר טהור עובר ממצב צבירה אחד לאחרס. כאשר השינוי בחומר הוא לא יהקפתם בחלקיקי הממ ידי-עלמופרדים חלקיקי המומס אלה מאלה ,מתמוסס בחומר אחר

ב הצבירה שלו ולא רק התמוססות של חומר בחומר, אלא החומר מתפרק ו/או מתרכב לקבלת חומר/ים רק שינוי במצ אנו טוענים שהתרחשה תגובה כימית. -אחר/ים

תגובה כימית מלווה בדרך כלל בשינויי אנרגיה. חלק מהתגובות הכימיות מתרחשות תוך קליטת אנרגיה מהסביבה וחלקן בה. פליטת אנרגיה לסבי ידי-על

יסודות מתכתיים עשויים להגיב ה:תגובה כימית (ריאקציה כימית) היא תהליך שבו נוצרות ו/או מתפרקות תרכובות. לדוגמתרכובת עשויה להגיב עם יסוד כלשהו או עם תרכובת אחרת לקבלת ;מתכתיים לקבלת תרכובת יונית-עם יסודות אל

| תגובות כימיות ושינויים כימיים |

|40 |

זה ללא הפסקה! לטות יותר או ליסודות. חומרים מגיבים זה תרכובת עשויה להתפרק לתרכובות פשו ;חומרים אחריםבגופנו, בגופם של כל בעלי החיים, בצמחים ובעולם הסובב אותנו, בים, במעמקי האדמה, בעננים, בתעשיות השונות

,בגופנו, בתהליכי שריפה רבים םלמשל, במהלך הנשימה, בתהליכי ,תגובות כימיות מתרחשות -ובמטבח הביתי שלנו 2F3ובמהלך אפיית עוגה.

(ניתן להיעזר במחסן מילות השאלה)בואו נשאל חמש שאלות על שינויים כימיים ותגובות כימיות

? …? מדוע…שם מהל? …למה לאן נעלם...? כמה?? …כמה זמןהאם? כיצד? ? …ייתכןאיך ..? מה הקשר בין...? מה השימוש של.? ... מה המקור? …מה היתרוןמה הטעם? ? …מה גרם ל ? נובע ממה? …לקרות עלול ? מה…קרה לימה ? אם... קרהימה ? …מה זה מה זה?

? ... מתי? …מניין ?...הצורה נובעת ממה__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

מה נחקור?הניסוי נחקור שינויים כימיים בחומר מן החי ובחומר דומם. במהלך הניסוי תמדדו שינויים בטמפרטורה בזמן במהלך

תגובה כימית.


לפני תחילת העבודה. העבודה הוראות כלחשוב מאוד לקרוא את .1 פנו את שולחן העבודה מכל ציוד לימודי או אחר שאינו דרוש לעבודה. .2 שיער ארוך לפני תחילת העבודה.הקפידו לאסוף .3 ודאו שכל הציוד והחומרים הרשומים ברשימת הציוד והחומרים אכן נמצאים על המגש לפניכם לפני תחילת העבודה. .4 חלקו בין חברי הצוות את העבודה לפני תחילת העבודה. .5דה וייווצר מגע בין במהלך ניסוי זה רצוי לעבוד עם כפפות. יש להימנע ממגע עם החומרים במהלך הניסוי. במי .6

החומרים לגופכם, שטפו היטב את המקום עם הרבה מים. כל שאלה או בעיה שעולה במהלך העבודה יש להצביע ולבקש עזרה מהמורה או הלבורנט/ית. .7


טאבלט אינשטיין • חיישן טמפרטורה • )H2O2( 3%מי חמצן • מ"ל 5פיפטה • פיפטור • ַּכן מבחנות • רגילותשלוש מבחנות • ס"מ 0.5ס"מ על 0.5תפוח אדמה (לא מבושל) בערך בגודל של • ס"מ 0.5ס"מ על 0.5כבד עוף או בקר (לא מבושל) או בשר טחון בערך בגודל של • כפית סוכר •

המידע נלקח מערכת הל''ה בנושא 7


|41 |

2תמונה




, שעל גבי הטאבלטUSBחברו את חיישן הטמפ' לשקע המיני .3. (שימו לב לא לבחור את חיישן הטמפ' נבחר חיישן הטמפ' שאותו חברתם לטאבלטוודאו שבלוח בקרת החיישנים, .4



פי ההגדרות הבאות:-עלעירכו את החיישנים לאגירת נתונים

טמפרטורה

שניות 10כל קצב הדגימה:

שניות 5000 (תדירות):זמן הדגימה

רגע לפני...

אם נתבונן במערכת ניסוי שבה מתרחש תהליך כימי, כיצד נוכל לזהות שאכן התרחש תהליך כימי?


|42 |


חמצן רעיל (מסוכן).-יש לנקוט באמצעי זהירות מאחר והחומר מי: זהירות

(בעזרת הפיפטה והפיפטור). 1חמצן למבחנה מס' -מ"ל מי 5הוסיפו .1 הכניסו את חיישן הטמפרטורה לתוך המבחנה. .2

) התחללחצו על הצלמית .3 כדי להתחיל רישום של הנתונים. (

לאחר דקה בערך, שהמערכת התחילה לרשום נתונים, הוסיפו את פיסת הכבד לתוך המבחנה. .4דקות). ערבבו את תוכן המבחנה עם החיישן, וגעו במבחנה 8רטורה לאורך זמן (בערך התבוננו בתהליך שינוי הטמפ .5

במהלך הניסוי לחוש את שינוי הטמפרטורה.

) עצורהמשיכו את המדידה עד לתחילת הירידה בטמפרטורה, ולאחר מכן לחצו על צלמית .6 להפסקת המדידה.(

) שמורידי לחיצה על צלמית -לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על .7 בסרגל הכלים העליון. (

)ב(חלק הניסוי ביצוע

(בעזרת הפיפטה והפיפטור). זכרו לנהוג בזהירות. 2חמצן למבחנה מס' -מ"ל מי 5הוסיפו .1 שטפו במים ונגבו את חיישן הטמפרטורה לפני תחילת הניסוי. .2 יישן הטמפרטורה לתוך המבחנה.הכניסו את ח .3


לאחר דקה בערך, שהמערכת התחילה לרשום נתונים, הוסיפו את חתיכת תפוח האדמה לתוך המבחנה. .5 דקות). 8התבוננו בתהליך שינוי הטמפרטורה לאורך זמן (בערך .6

) עצורהמשיכו את המדידה עד להתייצבות הטמפרטורה ולאחר מכן לחצו על צלמית .7 להפסקת המדידה.(

) שמורידי לחיצה על צלמית -לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על .8 בסרגל הכלים העליון. (

)ג(חלק הניסוי ביצוע

(בעזרת הפיפטה והפיפטור). 3חמצן למבחנה מס' -מ"ל מי 5הוסיפו .1 שטפו במים ונגבו את חיישן הטמפרטורה לפני תחילת הניסוי. .2 הכניסו את חיישן הטמפרטורה לתוך המבחנה. .3


יפו כפית סוכר לתוך המבחנה. לאחר דקה בערך, שהמערכת התחילה לרשום נתונים, הוס .5 דקות). 8התבוננו בתהליך שינוי הטמפרטורה לאורך זמן (בערך .6

) עצורהמשיכו את המדידה עד להתייצבות הטמפרטורה, ולאחר מכן לחצו על צלמית .7 להפסקת המדידה. (

) שמורידי לחיצה על צלמית -לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על .8 העליון.בסרגל הכלים (


|43 |

תוצאות



ההפרש בין שתי נקודות בגרף, מקמו את הסמן הראשון בנקודה הנמוכה ואת הסמן השני בנקודה על מנת למדוד את הגבוהה, ההפרש בין שתי הנקודות יוצג מתחת לגרף.



בדיקת כבד – 1גרף מס' ? Yצג/מודדים על ציר ? איזה משתנה מוX -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהו המשתנה התלוי? .3 ?Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 מה הכותרת של הגרף? .5 התבוננו במבחנה בזמן הניסוי ותארו את ההתרחשות הנראית לעין .6 תארו במילים את התוצאות של הגרף שהתקבל. .7

בדיקת תפוח אדמה – 2גרף מס' ? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהו המשתנה התלוי? .3 ?Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 מה הכותרת של הגרף? .5 התבוננו במבחנה בזמן הניסוי ותארו את ההתרחשות הנראית לעין. .6 .תארו במילים את התוצאות של הגרף שהתקבל .7

בדיקת הסוכר – 3גרף מס' ? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהו המשתנה התלוי? .3 ?Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 מה הכותרת של הגרף? .5 התבוננו במבחנה בזמן הניסוי, האם יש התרחשות הנראית לעין .6 התוצאות של הגרף שהתקבל. תארו במילים את .7


|44 |


חמצן? נמקו.-האם יש עדות לכך שהתרחש שינוי כימי כשפיסת הכבד הוספה למי .1 האם ניתן לדעת האם נפלטה אנרגיה או נקלטה אנרגיה במערכת? הסבירו. .2 חמצן? נמקו.-האם יש עדות לכך שהתרחש שינוי כימי כשחתיכת תפוח האדמה הוספה למי .3 חמצן? נמקו.-ש עדות לכך שהתרחש שינוי כימי כשהסוכר הוסף למיהאם י .4 מדוע בדקנו גם כבד וגם תפוח אדמה? .5 מדוע חשוב היה לבדוק גם סוכר? .6 מדוע חשוב להקפיד על גודל דומה של החומר הנבדק בניסוי? .7 באיזה משלושת החומרים שנבדקו חל השינוי הגדול ביותר בטמפרטורה? .8 התפרקו למים וחמצן. האם ראיתם במהלך הניסוי עדות לכך שאכן גז החמצן השתחרר?חמצן -במהלך הניסוי המי .9

כיצד ניתן לזהות בוודאות שאכן מדובר בגז חמצן ולא בגז אחר? .10חמצן למים וחמצן. הוסיפו את הסימנים המוסכמים המתארים את מצב -רשמו את הניסוח הכימי של פירוק מי .11

הצבירה של המגיבים והתוצרים. קנה המתקבלת מביצוע הניסוי?מה המס .12 מה ההבדל בין תצפית לניסוי? .13 הסבירו האם הניסוי שביצעתם היום היה תצפית או ניסוי? .14 הסבירו האם הניסוי שביצעתם היום היה ניסוי איכותי או כמותי? .15 א. איזה חלק במהלך העבודה היה הקשה ביותר? פרטו. .16

ב. כיצד התגברתם על הקשיים? העבודה היה המהנה ביותר?ג. איזה חלק בתהליך


האם תתקבל תוצאה שונה אם נחתוך את החומר הנבדק לחתיכות הרבה יותר קטנות? .1חמצן, והשנייה -של החומר הנבדק וכמות של מי Xמה יקרה אם נעמיד שתי מערכות ניסוי מקבילות, האחת עם כמות .2

חמצן? האם תתקבל אותה תוצאה? האם שינוי -עם כמות גדולה יותר של אותו החומר הנבדק, ואותה כמות של מי הטמפרטורה יהיה גדול יותר או קטן יותר?

חמצן שהוספנו למערכת הניסוי?-שערו מה יקרה אם נכפיל פי שתיים את הכמות של המי .3 ם מכירים שינויים כימיים נוספים שמתרחשים סביבכם, וגם בהם יש פליטה של אנרגיית חום?האם את .4


|45 |


מהם שלושת השינויים הכימיים עליהם למדתם? הביאו דוגמה לכל אחד מהתהליכים. .1דובר כאן האם מ .(מגנזיום חמצני) מגנזיוםשל תחמוצתאבקה לבנה שהיא לאחר שריפת סרט מגנזיום מתקבלת .2

בתגובה כימית? נמקו. אם נשאיר פרי על השולחן לאורך זמן, הפרי יירקב. האם תהליך הריקבון הוא תגובה כימית? נמקו. .3 איזה תהליך מהבאים מתאר תגובה כימית? .4

שריפת נייר .א ריקוע נחושת .ב התכה של קרח .ג ניסור עץ .ד

?לתגובה כימית האינו דוגמ איזה תהליך .5 מברזלמסמר העשוי החלדה של .א בעירה של גפרור .ב התכת קרח .ג בעירה של נר .ד


|46 |

מדריך למורה - 4פרק

תגובות כימיות ושינויים כימיים


נושא משנה: תהליכי שינוי בחומר וחוק שימור המסה כיתה ח שכבת גיל: • דקות 90שיעור כפול של משך זמן לביצוע: • שינויי כימי, תגובה כימית, תרכובת, אנרגיית חום. ם ומושגים:דרישות קד • עריכת מדידות, ניתוח גרף, השוואה, הסקת מסקנות, הכללה.מיומנויות: • .כללי זהירות, ההבדל בין תצפית לניסוי, בידוד משתניםמיומנויות חקר מודגשות: • קלה עד בינונית. –דרגת קושי התאמה לרמת התלמידים: • www.tikah.co.il/eshkol/database/reactions4.ppt מידע נוספים:מקורות •

-ab35b98410e5&page=86b5a797-89fc-4b90-4d23-http://clickit3.ort.org.il/Apps/WW/page.aspx?ws=aaee5855-5f19-5cb64b62079f&pg=2&box=232f02b2-9294-4575-891a-5dc29153cbca&fol=b1262e8b-ad82-440d-b809

1d6899726989-87c3-41bd-dfe7-5b6f2b4171c9&_pstate=item&_item=f7db4485-91e0-4a02

hXcRtbj1Y&list=QL&playnext=1-http://www.youtube.com/watch?v=i

הערות דידקטיות: •בניסוי נבדקים שלושה חומרים שונים. הכבד נבדק מאחר והוא משמש דוגמה לחומר מבעלי חיים, .א

התפוח אדמה משמש כדוגמה לחומר מן הצומח, והסוכר משמש דוגמה לחומר דומם.אין חובה שכל התלמידים יבצעו את כל שלושת הבדיקות, אפשר לחלק את הכיתה לשלוש קבוצות, .ב

וכל קבוצה תבצע ניסוי אחד ותשלים את המידע לגבי שני הניסויים האחרים. לבי העבודה. יש לשלב דיון בנושא המתודה המדעית בכל ש .ג


טאבלט אינשטיין .1 חיישן טמפרטורה .2 )H2O2( 3%מי חמצן .3 מ"ל 5פיפטה .4 פיפטור .5 ַּכן מבחנות .6 שלוש מבחנות רגילות .7 ס"מ 0.5ס"מ על 0.5תפוח אדמה (לא מבושל) בערך בגודל של .8 מס" 0.5ס"מ על 0.5כבד עוף או בקר (לא מבושל) בערך בגודל של .9

כפית סוכר .10חשוב מאוד לתת לתלמידים לבצע את שלושת הדגימות: כבד, תפוח אדמה וסוכר. במידה ואין מספיק ציוד .ב

ו/או חומרים, או במידה ואין מספיק זמן, ניתן לתת לכל קבוצה לבצע את הבדיקה של אחד החומרים, ולרכז את התוצאות של כל הקבוצות על הלוח.

אין כבד.אפשר להשתמש בבשר טחון אם .ג רצוי להקפיד על תפוח אדמה טרי לקבלת תוצאות טובות. .ד

http://www.tikah.co.il/eshkol/database/reactions4.ppt

http://clickit3.ort.org.il/Apps/WW/page.aspx?ws=aaee5855-4d23-4b90-89fc-ab35b98410e5&page=86b5a797-b809-440d-ad82-5dc29153cbca&fol=b1262e8b-891a-4575-9294-5cb64b62079f&pg=2&box=232f02b2-5f19-4a02-91e0-5b6f2b4171c9&_pstate=item&_item=f7db4485-dfe7-41bd-87c3-1d6899726989




http://www.youtube.com/watch?v=i-hXcRtbj1Y&list=QL&playnext=1

http://www.youtube.com/watch?v=i-hXcRtbj1Y&list=QL&playnext=1


|47 |


בדיקת כבד – 1גרף מס' ? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1

טמפרטורה. –מוצג המשתנה Yזמן. בציר –מוצג המשנה Xבציר הבלתי תלוי הוא הזמן.המשתנה מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 המשתנה התלוי בניסוי הוא הטמפרטורה.מהו המשתנה התלוי? .3 הן מעלות צלזיוס. Yהן שניות, ובציר Xהיחידות בציר ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 חמצן על הטמפרטורה של בשר.-הכותרת של הגרף: השפעת מימה הכותרת של הגרף? .5 התבוננו במבחנה בזמן הניסוי ותארו את ההתרחשות הנראית לעין .6

במהלך הניסוי ניתן לראות בעבוע של גזים היוצאים מהנוזל במבחנה. תארו במילים את התוצאות של הגרף שהתקבל. .7

ניתן לראות שלאורך הניסוי הטמפרטורה של החומר הנבדק עולה.

בדיקת תפוח אדמה – 2גרף מס' ? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -צג/מודדים על ציר האיזה משתנה מו .1

טמפרטורה. –מוצג המשתנה Yזמן. בציר –מוצג המשנה Xבציר המשתנה הבלתי תלוי הוא הזמן.מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 משתנה התלוי בניסוי הוא הטמפרטורה.מהו המשתנה התלוי? ה .3 הן מעלות צלזיוס. Yהן שניות, ובציר Xהיחידות בציר ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 חמצן על הטמפרטורה של תפוח אדמה.-הכותרת של הגרף: השפעת מימה הכותרת של הגרף? .5 התבוננו במבחנה בזמן הניסוי ותארו את ההתרחשות הנראית לעין .6

במהלך הניסוי יש בעבוע עדין של גזים מעל הנוזל במבחנה. התוצאות של הגרף שהתקבל.תארו במילים את .7

לאורך הניסוי יש עלייה מתונה בטמפרטורה של הנוזל במבחנה.

בדיקת הסוכר – 3גרף מס' ? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1

טמפרטורה. –מוצג המשתנה Yזמן. בציר –מוצג המשנה Xבציר המשתנה הבלתי תלוי הוא הזמן.מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 המשתנה התלוי בניסוי הוא הטמפרטורה.מהו המשתנה התלוי? .3 הן מעלות צליוס. Yהן שניות ובציר Xהיחידות בציר ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 חמצן על הטמפרטורה של סוכר.-הכותרת של הגרף: השפעת מימה הכותרת של הגרף? .5 האם יש התרחשות הנראית לעין התבוננו במבחנה בזמן הניסוי, .6

לא. אין שינויים במבחנה במהלך הניסוי. תארו במילים את התוצאות של הגרף שהתקבל. .7

הטמפרטורה של הנוזל במבחנה לא השתנתה לאורך הניסוי (מעבר לשינויים קטנים של חצי מעלה, מעלה ומטה, שהן תנודות של החיישן).


|48 |

דיון מסקנות -תשובות לשאלות

האם יש עדות לכך שהתרחש שינוי כימי כשחתיכת הכבד הוספה למי החמצן? נמקו. .1 חמצן חל שינוי כימי שגרם לשינוי בטמפרטורה של החומר הנבדק.-כן. כתוצאה מהמפגש בין הכבד והמי

האם ניתן לדעת האם נפלטה אנרגיה או נקלטה אנרגיה במערכת? הסבירו. .2 טה אנרגיית חום שגרמה לעלייה בטמפרטורה של הנוזל.בהתאם למדידות של הניסוי, המערכת פל

החמצן? נמקו.-האם יש עדות לכך שהתרחש שינוי כימי כשחתיכת תפוח האדמה הוספה למי .3חמצן התרחש תהליך כימי שגרם לשינוי בטמפרטורה של החומר -כן, כתוצאה מהמפגש בין תפוח האדמה והמי

הנבדק. חמצן? נמקו.-כשהסוכר הוסף למיהאם יש עדות לכך שהתרחש שינוי כימי .4

לא, בהתבוננות בתהליך לא ראינו שינוי חיצוני, כמו, גזים שנפלטו או שינוי בטמפרטורה. מדוע בדקנו גם כבד וגם תפוח אדמה? .5

בדקנו גם תפוח אדמה וגם כבד כדי לוודא שהתוצאה שהתקבלה מאחד מהם לא הייתה מקרית, וכן חשוב לבצע את מהחי וגם על חומר מהצומח. הניסוי גם על חומר

מדוע חשוב היה לבדוק גם סוכר? .6 חמצן וגורם לשינוי בטמפרטורה.-הסוכר משמש לנו בקרה כדי לדעת שלא כל חומר מגיב עם מי

מדוע חשוב להקפיד על גודל דומה של החומר הנבדק בניסוי? .7 התוצאות שהתקבלו במהלך הניסויים. חשוב להקפיד על גודל דומה של חומר, כדי שנוכל לערוך השוואה טובה בין

באיזה משלושת החומרים שנבדקו חל השינוי הגדול ביותר בטמפרטורה? .8 השינוי הגדול ביותר חל בבדיקת הבשר.

חמצן התפרקו למים וחמצן. האם ראיתם במהלך הניסוי עדות לכך שאכן גז החמצן השתחרר?-במהלך הניסוי המי .9 מהמבחנה.כן, במהלך הניסוי ראינו גז שנפלט

כיצד ניתן לזהות בוודאות שאכן מדובר בגז חמצן ולא בגז אחר? .10 אם נקרב קיסם עומם לגז שנפלט בניסוי, נראה שהקיסם יתלקח כתוצאה של נוכחות מוגברת של חמצן.

חמצן למים וחמצן. הוסיפו את הסימנים המוסכמים המתארים את מצב -רשמו את הניסוח הכימי של פירוק מי .11 המגיבים והתוצרים.הצבירה של

2H2O(l) + O2(g) 2H2O2(l)

מה המסקנה המתקבלת מביצוע הניסוי? .12 .חמצן מתרחש שינוי כימי שבא לידי ביטוי בעלייה בטמפרטורת הסביבה-כשבשר ותפוח אדמה באים במגע עם מי

מה ההבדל בין תצפית לניסוי? .13מצדו. בניסוי החוקר מתכנן את הניסוי, קובע את בתצפית החוקר יושב ומתבונן בתהליך שמתרחש ללא התערבות

תנאי הניסוי, ומבצע את הניסוי. צעתם היום היה תצפית או ניסוי?יהסבירו האם הניסוי שב .14

הניסוי שביצענו היום אינו תצפית, מאחר ואנחנו קבענו את תנאי הניסוי וביצענו אותו. מותי?הסבירו האם הניסוי שביצעתם היום היה ניסוי איכותי או כ .15

הניסוי שביצענו היום הוא איכותי ולא כמותי, מאחר ולא נעשתה מדידה מדויקת של המסה של החומרים שנבדקו. אמנם הקפדנו על גדלים דומים של החומר הנבדק, אבל לא מדדנו מסה, ולכן הניסוי הוא איכותי ולא כמותי.

א. איזה חלק במהלך העבודה היה הקשה ביותר? פרטו. .16 ב. כיצד התגברתם על הקשיים?

ג. איזה חלק מתהליך העבודה היה המהנה ביותר?


|49 |


מהם שלושת השינויים הכימיים עליהם למדתם? הביאו דוגמה לכל אחד מהתהליכים. .1 מעבר של חומר ממצב צבירה אחד למשנהו;

התמוססות (בלבד) של חומר מסוים בחומר אחר; עם חומר אחר ליצירת חומר או חומרים חדשים; תגובה של חומר אחד

פירוק חומר למספר חומרים חדשים.

האם מדובר כאן .(מגנזיום חמצני) מגנזיוםשל תחמוצתאבקה לבנה שהיא לאחר שריפת סרט מגנזיום מתקבלת .2 בתגובה כימית? נמקו.

חומר חדש. כן, מדובר בתגובה כימית כי סרט המגנזיום הגיב עם החמצן באוויר וקיבלנו

אם נשאיר פרי על השולחן לאורך זמן, הפרי יירקב. האם תהליך הריקבון הוא תגובה כימית? נמקו. .3כן, ריקבון של פרי הוא דוגמה לתהליך כימי שמרחש בפרי בתנאי סביבה מסוימים. כתוצאה מתהליך הריקבון

מתקבלים חומרים חדשים, ולכן התהליך הוא תהליך כימי.

מתאר תגובה כימית?איזה מהבאים .4 שריפת נייר .א ריקוע נחושת .ב התכה של קרח .ג ניסור עץ .ד

?לתגובה כימית האינו דוגמ איזה תהליך .5

מסמר העשוי מברזלהחלדה של .א בעירה של גפרור .ב התכת קרח .ג בעירה של נר .ד


|50 |


בשר –גרף של שינויים כימיים

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

זמן (שניות)


|51 |

אדמה-תפוח -גרף של שינויים כימיים

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

זמן (שניות)


|52 |

א סוכר –גרף של שינויים כימיים

רהטו

פרטמ

(0 C)

זמן (שניות)


|53 |

שימו לב! הסקאלה של הטמפרטורה כאן שונה מהגרף הקודם.

סוכר ב –גרף שינויים כימיים

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

זמן (שניות)

| 54 |

5פרק

תהליכים אנדותרמיים ואקסותרמיים

1תמונה

הקדמה

אבקת כביסה? מיד חשים בעלייה בטמפרטורת היד. מדוע? התשובה היא למיכל עםקרה לכם פעם שהכנסתם יד רטובה שהמים על היד ממיסים חומרים שונים באבקת הכביסה, ומתרחשים תהליכים כימיים שפולטים אנרגיית חום.

וחלקן ,מהסביבה קליטת אנרגיהתגובה כימית מלווה בדרך כלל בשינויי אנרגיה. חלק מהתגובות הכימיות מתרחשות תוך –(אקסו החוצה, תרמי אקסותרמיותתגובות נקראות בלועזית . תגובות פולטות אנרגיה לסביבה פליטת אנרגיה ידי-על

תגובות הנקראות בלועזית תגובות קולטות אנרגיה היא תגובה פולטת אנרגיה. תגובת שריפה חום), לדוגמהתגובה . באופן כללי, היא דוגמה לתהליך קולט אנרגיה תהליך הפוטוסינתזהחום), -פנימה, תרמי-(אנדו אנדותרמיות

וגם כך שמתרחשת במהלך התגובה גם קליטה ,של קשרים כימיים פירוקבשל קשרים כימיים וכימית כרוכה ביצירה ואם בתהליך ,התגובה תהיה אקסותרמית -אם בתהליך הכולל נפלטת יותר אנרגיה מאשר נקלטת .אנרגיה פליטה של

יכולים להצביע על הסביבה התגובה תהיה אנדותרמית. שינויים בטמפרטורת - אנרגיה יותר מאשר נפלטתהכולל נקלטת וכאשר טמפרטורת הסביבה ,יתה אקסותרמיתיניתן להסיק שהתגובה ה ,התגובה. כאשר טמפרטורת הסביבה עולה סוג

3Fיתה אנדותרמית.ייורדת, ניתן להסיק שהתגובה ה

4

.המידע נלקח מערכת הל"ה בנושא 4

| תהליכים אנדותרמיים ואקסותרמיים |

|55 |

(ניתן להיעזר במחסן מילות השאלה)תהליכים אנדותרמיים ואקסותרמיים בואו נשאל חמש שאלות על

? …? מדוע…שם מהל? …למה לאן נעלם...? כמה?? …כמה זמןהאם? כיצד? ? …ייתכןאיך מה הקשר בין...? מה השימוש של...? ? ... מה המקור? …מה היתרוןמה הטעם? ? …מה גרם ל ? נובע ממה? …לקרות עלול ? מה…קרה לימה ? אם... קרהימה ? …מה זה מה זה?

? ... מתי? …מניין ?...הצורה נובעת ממה__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

מה נחקור?במעבדה זו תלמדו על שני סוגים של תהליכים כימיים, תהליכים קולטי אנרגיה ותהליכים פולטי אנרגיה. תבצעו שני

ניסויים, ותמדדו את שינויי הטמפרטורה בכל ניסוי.

בות.ורה במהלך התגוותמדדו את שינויי הטמפרט ,במעבדה זו תחקרו את שני סוגי התהליכים הכימיים


חשוב מאוד לקרוא את כל הוראות העבודה לפני תחילת העבודה. .1 דרוש לעבודה.פנו את שולחן העבודה מכל ציוד לימודי או אחר שאינו .2 הקפידו לאסוף שיער ארוך לפני תחילת העבודה. .3 ודאו שכל הציוד והחומרים הרשומים ברשימת הציוד והחומרים אכן נמצאים על המגש לפניכם לפני תחילת העבודה. .4 חלקו בין חברי הצוות את העבודה לפני תחילת העבודה. .5חומרים במהלך הניסוי. במידה וייווצר מגע בין במהלך ניסוי זה יש לעבוד עם כפפות. יש להימנע ממגע עם ה .6

.שטפו היטב את המקום עם הרבה מיםהחומרים לגופכם, ית. /ולבקש עזרה מהמורה או הלבורנט להצביעכל שאלה או בעיה שעולה במהלך העבודה יש .7

(חלק א)ציוד וחומרים

יש להרכיב משקפי מגן ולהשתמש בכפפות במהלך הניסוי!שימו לב:

ט אינשטייןטאבל • חיישן טמפרטורה • למ" 10בנפח של מבחנה • (שקיות לאריזת מזון) ניילון שקית • ת השקיתלסגיר חוט קשירה • זכוכית מקל • מים מזוקקים תמשטיפ • למ" 10בנפח המשור • נוזל סגול • Aכלי המכיל מוצק • Bכלי המכיל מוצק •


|56 |

2תמונה


אינשטייןהפעילו את הטאבלט .1

)( MiLAB-לחצו על תוכנת ה .2

, שעל גבי הטאבלטUSBחברו את חיישן הטמפ' לשקע המיני .3. (שימו לב לא לבחור את חיישן הטמפ' נבחר חיישן הטמפ' שאותו חברתם לטאבלטש וודאובלוח בקרת החיישנים, .4



פי ההגדרות הבאות:-נתונים עלירת עירכו את החיישנים לאג

טמפרטורה




|57 |

רגע לפני...

שערו כיצד ניתן לדעת אם ניסוי מסוים הוא תהליך אנדותרמי או אקסותרמי? .1 שערו האם בעירת נר הוא תהליך אקסותרמי או אנדותרמי? נמקו את תשובתכם. .2


.B -ו Aהכניסו לשקית את שני המוצקים .1 ידי ניעור השקית.-ערבבו אותם במקל זכוכית או על .2

) התחלהכניסו את חיישן הטמפרטורה לתוך השקית, לחצו על הצלמית .3 , כדי להתחיל רישום של הנתונים. (

שחיישן הטמפרטורה לא יקרע את שקית מדדו את הטמפרטורה בתוך השקית עד להתייצבות. ודאו לאורך הניסוי הניסוי.

סגרו את המבחנה עם פקק מתאים. נגבו היטב את המבחנה מכל סגול.המהנוזל למ" 10למבחנה הקטנה הכניסו .4 השאריות של הנוזל.

שמכילה את תערובת האבקות. בתוך השקית המבחנה עם הפקק,הניחו בזהירות את .5חוט קשירה כדי לאטום את השקית, כשחיישן הטמפרטורה בתוך ידי -לקשרו היטב את השקית בחלקה העליון ע

.השקית

3תמונה

.כך שהנוזל ירטיב את המוצקים ,המבחנה הקטנההפכו בזהירות את .6 .בין החומרים לשיפור המגע השקיתמדי פעם הטו את .7


|58 |

4תמונה ) עצורהמשיכו את המדידה עד להתייצבות הטמפרטורה, ולאחר מכן לחצו על צלמית .8 להפסקת המדידה.(

) שמורלחיצה על צלמית ידי-עללאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים .9 , בהתאם בסרגל הכלים העליון (

.להנחיות המורה

(חלק א) תוצאות

הגרף שהתקבל, גררו את הסמן לנקודה הרצויה (על ידי הזזת האצבע על על מנת לקרוא את הערכים על הגרף, לחצו על גבי מסך הטאבלט). הערך של הנקודה המסוימת יוצג מתחת לגרף. באופן דומה, לחצו פעם נוספת על הגרף על מנת


ואת הסמן השני בנקודה על מנת למדוד את ההפרש בין שתי נקודות בגרף, מקמו את הסמן הראשון בנקודה הנמוכה הגבוהה, ההפרש בין שתי הנקודות יוצג מתחת לגרף.



? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהו המשתנה התלוי? .3 ?Yבציר ? וXמהן היחידות בציר .4 מה הכותרת של הגרף? .5 תארו את מה שהתרחש בתוך השקית לאורך הניסוי. .6 מה הייתה הטמפרטורה הנמוכה ביותר שהתקבלה במערכת? .7 מה היה הפרש הטמפרטורות בין הטמפרטורה הגבוהה ביותר לנמוכה ביותר שנמדדו? .8 תארו את התוצאות של הגרף שהתקבל. .9


|59 |

(חלק א)מסקנות ון דיו

שינוי בטמפרטורה של המערכת לאורך הניסוי? כן / לאהאם היה .1 לאור ההגדרות של תהליך אנדותרמי ואקסותרמי, איזה תהליך ביצעתם בניסוי זה? נמקו. .2 בסיום התהליך השקית מתנפחת. שערו ממה יכול לנבוע שינוי זה? .3מו גם אתם את הנתונים המורה תכין טבלה על הלוח שבה היא תבקש מכל קבוצה למלא את הנתונים הבאים. השלי .4

לגבי הניסוי שלכם, והעתיקו את התוצאות של חמש קבוצות אחרות.

5קבוצה מס' 4קבוצה מס' 3קבוצה מס' 2קבוצה מס' 1קבוצה מס' טמפרטורה

התחלתית

סופית הטמפרטור

הפרש הטמפרטורות

הזמן שעבר עד לטמפ' המינימלית

שהתקבלו בכל אחת מהקבוצות היו זהות, דומות או שונות?האם התוצאות .5 שערו ממה יכולים לנבוע שינויים בין הקבוצות השונות, בהנחה שמדובר באותם החומרים. .6 העלו לפחות שתי הצעות לתלמידים, שיכולות להוריד למינימום את ההבדלים בתוצאות בין הקבוצות. .7 כיצד מתנהגת הטמפרטורה לאחר שהניסוי הסתיים? האם הטמפרטורה ממשיכה לרדת או אולי עולה? .8

מה ההסבר למצב זה?

(חלק ב)ציוד וחומרים

טאבלט אינשטיין • חיישן טמפרטורה • גרם של נייר אלומיניום 1 • מ"ל תמיסה של נחושת כלורית 30 • כוס כימית • וכית מקל זכ •


|60 |

5תמונה

(חלק ב) הניסוי ביצוע



, שעל גבי הטאבלטUSBחברו את חיישן הטמפ' לשקע המיני .3. (שימו לב לא לבחור את חיישן הטמפ' נבחר חיישן הטמפ' שאותו חברתם לטאבלטש וודאובלוח בקרת החיישנים, .4

הטאבלט).הפנימי של



טמפרטורה




|61 |


מיליליטר תמיסת נחושת כלורית לכוס כימית. 30הוסיפו .1

) התחלהכניסו את חיישן הטמפרטורה לתוך הכוס הכימית, לחצו על .2 , כדי להתחיל רישום של הנתונים. מדדו (

את הטמפרטורה בתוך הכוס עד להתייצבות. הכניסו את נייר האלומיניום לתמיסה של נחושת כלורית. .3 דקות). 8התבוננו בתהליך שינוי הטמפרטורה לאורך זמן (בערך .4המדידה עוד כחמש דקות לאחר הגעה לטמפרטורה הגבוהה ביותר שנמדדה, ולאחר מכן לחצו על המשיכו את .5

) עצור צלמית להפסקת המדידה.(


להנחיות המורה.

6תמונה

(חלק ב) תוצאות

לקרוא את הערכים על הגרף, לחצו על הגרף שהתקבל, גררו את הסמן לנקודה הרצויה (על ידי הזזת האצבע על על מנת גבי מסך הטאבלט). הערך של הנקודה המסוימת יוצג מתחת לגרף. באופן דומה, לחצו פעם נוספת על הגרף על מנת


קמו את הסמן הראשון בנקודה הנמוכה ואת הסמן השני בנקודה על מנת למדוד את ההפרש בין שתי נקודות בגרף, מ הגבוהה, ההפרש בין שתי הנקודות יוצג מתחת לגרף.


|62 |


התבוננו בגרפים וענו על השאלות הבאות. ? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 המשתנה התלוי? מהו .3 ?Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 מה הכותרת של הגרף? .5 תארו את התהליך שהתרחש בתוך הכוס לאורך הניסוי. .6 מה הייתה הטמפרטורה הגבוהה ביותר שהתקבלה במערכת? .7 ?ומה היה הפרש הטמפרטורות בין הטמפרטורה הגבוהה ביותר לנמוכה ביותר שנמדד .8 שהתקבל.תארו את התוצאות של הגרף .9

(חלק ב)מסקנות ון דיו

האם היה שינוי בטמפרטורה של המערכת לאורך הניסוי? כן / לא .1 לאור ההגדרות של תהליך אנדותרמי ואקסותרמי, איזה תהליך ביצעתם בניסוי זה? נמקו. .2היא תבקש כמו בחלק א של הניסוי, נערוך השוואה בין התוצאות שהתקבלו בכיתה. המורה תכין טבלה על הלוח שבו .3

מכל קבוצה למלא את הנתונים הבאים. השלימו גם אתם את הנתונים לגבי הניסוי שלכם והעתיקו את התוצאות של חמש קבוצות אחרות.


התחלתית



שעבר עד הזמן לטמפ' המינימלית

מה ניתן ללמוד מהתוצאות של קבוצות שונות באותו ניסוי? .4 האם יש גורמים נוספים שיכולים להשפיע על התוצאות שלא הועלו בחלק א? .5 א. איזה חלק במהלך העבודה היה מסובך יותר? פרטו. .6

ב. האם התוצאות של הניסוי עזרו לכם להבין את המושגים המדעיים? הסבירו. ג. האם אתם מעדיפים לעבוד לבד או בצוות? נמקו.


|63 |


גר' של גז בישול, יפיקו את אותה כמות של חום בתהליך שריפה? 1 -גר' של נפט, ו 1גר' של עץ, 1האם .1 החום שיתקבל אם נשרוף גזע שלם של עץ או אותה מסה של עץ חתוך לחתיכות קטנות?האם יהיה הבדל בכמות .2 יום לתהליכים אקסותרמיים?-אילו שימושים יש בחיי היום .3 יום לתהליכים אנדותרמיים?-אילו שימושים יש בחיי היום .4 כיצד מודדים את הערך הקלורי של סוגי מזונות שונים? .5


הוא________________________________________________________תהליך אנדותרמי .1 תהליך אקסותרמי הוא _______________________________________________________ .2 בעירה של נר הוא דוגמה לתהליך ________________________________________________ .3 יים... השלימו את המשפט: בזמן תגובה כימית קשרים כימ .4 מה ההבדל בין תהליך אנדותרמי לתהליך אקסותרמי? .5 הסבירו מדוע תהליך הפוטוסינתזה נחשב לתהליך אנדותרמי? .6הבאים: שריפת עץ, שריפת נפט, שריפת גז. בתשובתכם התייחסו לשלושה השריפה תהליכימה המשותף לשלושת .7

מאפיינים משותפים. אנדותרמי. שערו מדוע תהליך האלקטרוליזה נחשב לתהליך .8 קראו את התיאור של פעולת המקרר: .9

דואג מדחס, . בשלב הראשון של מחזור הקירורגזיםשלבי מסוג דחיסת -רור מבוסס על מחזור קירור דויתהליך הק .10 ,חיצוניתהללחץ העיבוי והופכו לנוזל, שפולט את חומו לסביבה ,משמש כחומר הקירורה ,גזהלעלות את לחץ

גב המקרר. בחלק השני של המחזור מופחת לחץ הגז ללחץ המתאים ללחץ האיוד, כיוון נמצא בהבאמצעות המעבה .שהנוזל מתפשט לגז, הוא סופג חום מהסביבה (שהיא תוכו של המקרר) באמצעות המאייד, וחוזר חלילה

?מדועהוא תהליך אקסותרמי / אנדותרמי. א. השלב הראשון של תהליך הקירור

מדוע?סותרמי / אנדותרמי. קירור הוא תהליך אקב. השלב השני של תהליך ה


|64 |


תהליכים אנדותרמיים ואקסותרמיים


נושא משנה: תהליכי שינוי בחומר וחוק שימור המסה כיתה ח שכבת גיל: • דקות 90שיעור כפול של משך זמן לביצוע: • תהליך כימי, התרכבות של תרכובת, פירוק תרכובת, תהליך אקסותרמי, קדם ומושגים:דרישות •

חום. אנרגייתתהליך אנדותרמי, עריכת מדידות, ניתוח גרף, השוואה, הסקת מסקנות, הכללה.מיומנויות: • .כללי זהירות, העלאת השערות, בידוד משתניםמיומנויות חקר מודגשות: • בינונית. –ת קושי דרג התאמה לרמת התלמידים: • http://23tv.co.il/1607-he/Tachi.aspx מקורות מידע נוספים: •

http://stwww.weizmann.ac.il/Energy/EnergySources/Chemical/Chemical4.htm http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=

1448&incat=1412&article_id=3357&act=forumPrint

הערות דידקטיות: •אפשר לחלק את הכיתה לשתי קבוצות וכל ,במידה ויש קושי לתת לכל הקבוצות לבצע את שני הניסויים .א

צעו.יקבוצה תבצע רק ניסוי אחד. חשוב לוודא שכל התלמידים ישלימו את המידע לגבי הניסוי שלא בלהקפיד על כללי זהירות. רצוי לספק לתלמידים במעבדה זו התלמידים עובדים עם חומרים כימיים, יש .ב

פעמיות ומשקפי מגן לעבודה. במידה ואין אפשרות יש לשקול לבצע את הניסויים בהדגמה.-כפפות חד את בזהירות ולסגור, לשקית בזהירות החומרים את להכניס כיצד בהדגמה לתלמידים להראות כדאי .ג

.הפתעה להם שתהיה כדי... החומרים את לערבב לא להקפיד יש. השקית החום איבוד את להקטין כדי, החיישן למעבר באמצע חור עם, פוליגל בחתיכת הכוסות את לכסות אפשר .ד

.לסביבה


|65 |

הערות ללבורנט/ית: • ציוד וחומרים (חלק א): .א

טאבלט אינשטיין .1 מ"ל (עם פקק תואם) 10בנפח של (מבחנה) כלי זכוכית .2 שקית ניילון .3 גומיות לסגירה .4 טמפרטורה חיישן .5 מקל זכוכית .6 משטיפת מים מזוקקים .7 מ"ל 10משורה בנפח .8 מי כרוב -נוזל סגול .9

גר' חומצת לימון A : 7כלי המכיל מוצק .10 גר' סודה לשתייה B : 10כלי המכיל מוצק .11

לחלק מן הקבוצות. Bגר' מוצק 7 -ו Aגר' מוצק 10ניתן "להפוך" את הכמויות: הערה:

ציוד וחומרים (חלק ב): .ב גרם של נייר אלומיניום 1 .1 מ"ל תמיסה של נחושת כלורית 30 .2 כוס כימית .3 קיסם עץ .4

(חלק א)תשובות לתוצאות

? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 טמפרטורה. –מוצג המשתנה Yזמן. בציר –מוצג המשתנה Xבציר

המשתנה הבלתי תלוי הוא הזמן.מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 המשתנה התלוי בניסוי הוא הטמפרטורה.מהו המשתנה התלוי? .3 הן מעלות צלזיוס. Yהן שניות, ובציר Xהיחידות בציר ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 כימית אנדו תרמית. תגובה: הגרף של כותרתמה הכותרת של הגרף? .5 שהתרחש בתוך השקית לאורך הניסוי.תארו את מה .6

במהלך הניסוי ראינו התרחשות של תגובה כימית בין החומרים השונים בשקית. ראינו ביעבוע של גזים שונים. מעלות צלזיוס. 4מה הייתה הטמפרטורה הנמוכה ביותר שהתקבלה במערכת? .7 נמדדו? מה היה הפרש הטמפרטורות בין הטמפרטורה הגבוהה ביותר לנמוכה ביותר ש .8

מעלות צלזיוס. 19ההפרש היה תארו את התוצאות של הגרף שהתקבל. .9


|66 |

(חלק א)ן מסקנות תשובות לדיו

/ לא כןהאם היה שינוי בטמפרטורה של המערכת לאורך הניסוי? .1

לאור ההגדרות של תהליך אנדותרמי ואקסותרמי, איזה תהליך ביצעתם בניסוי זה? נמקו. .2 לתהליך אנדותרמי כי הטמפרטורה לאורך הניסוי ירדה.הניסוי הזה הוא דוגמה

בסיום התהליך השקית מתנפחת. שערו ממה יכול לנבוע שינוי זה? .3

התנפחות השקית כנראה נובעת מפליטה של גזים שנוצרו בתהליך שהתרחש בשקית.

אתם את הנתונים המורה תכין טבלה על הלוח שבה היא תבקש מכל קבוצה למלא את הנתונים הבאים. השלימו גם .4 לגבי הניסוי שלכם, והעתיקו את התוצאות של חמש קבוצות אחרות.


התחלתית




שהתקבלו בכל אחת מהקבוצות היו זהות, דומות או שונות?האם התוצאות .5 סביר להניח שהתוצאות בין כל הקבוצות היו מעט שונות, למרות שבכל הקבוצות התקבלו ירידות בטמפרטורה.

שערו ממה יכולים לנבוע שינויים בין הקבוצות השונות, בהנחה שמדובר באותם החומרים. .6

ש בחיישנים שונים, אנשים שונים קוראים את התוצאות, מדידת כמות החומרים השינויים יכולים לנבוע מעצם השימו לא מדויקת ואחידה.

העלו לפחות שתי הצעות לתלמידים שיכולות להוריד למינימום את ההבדלים בתוצאות בין הקבוצות. .7

א. אם כל הקבוצות יקפידו על מהלך תקין של הניסוי בהתאם להוראות. שהתלמידים יקבלו יהיו זהות.ב. אם כמויות החומרים

כיצד מתנהגת הטמפרטורה לאחר שהניסוי הסתיים? האם הטמפרטורה ממשיכה לרדת או אולי עולה? מה ההסבר .8

למצב זה? לאחר שהתגובה הכימית מסתיימת (כל החומרים במערכת הגיבו) הטמפרטורה מתחילה לעלות, כי המערכת

מתחילה לקלוט אנרגיית חום מהסביבה.

)ב(חלק תשובות לתוצאות


המשתנה הבלתי תלוי הוא הזמן.מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 המשתנה התלוי בניסוי הוא הטמפרטורה.מהו המשתנה התלוי? .3


|67 |

הן מעלות צלזיוס. Yהן שניות ובציר Xהיחידות בציר ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 .כותרת של הגרף: גרף של תהליך אקסותרמימה הכותרת של הגרף? .5 תארו את התהליך שהתרחש בתוך הכוס לאורך הניסוי. .6 מעלות צלזיוס. 42מה הייתה הטמפרטורה הגבוהה ביותר שהתקבלה במערכת? .7 מעלות צלזיוס. 19מה היה הפרש הטמפרטורות בין הטמפרטורה הגבוהה ביותר לנמוכה ביותר שנמדדו? .8 תארו את התוצאות של הגרף שהתקבל. .9

)ב(חלק ן מסקנות תשובות לדיו

/ לא כןהאם היה שינוי בטמפרטורה של המערכת לאורך הניסוי? .1

לאור ההגדרות של תהליך אנדותרמי ואקסותרמי, איזה תהליך ביצעתם בניסוי זה? נמקו. .2 התהליך בחלק ב של המעבדה הוא תהליך אקסותרמי.

כמו בחלק א של הניסוי נערוך השוואה בין התוצאות שהתקבלו בכיתה. המורה תכין טבלה על הלוח שבה היא תבקש .3

שלימו גם אתם את הנתונים לגבי הניסוי שלכם והעתיקו את התוצאות של מכל קבוצה למלא את הנתונים הבאים. ה חמש קבוצות אחרות.


התחלתית




ללמוד מהתוצאות של קבוצות שונות באותו ניסוי?מה ניתן .4

שלמרות שכל הקבוצות ביצעו לכאורה את אותו הניסוי, בכל זאת יש הבדלים בין התוצאות של הקבוצות השונות.

האם יש גורמים נוספים שיכולים להשפיע על התוצאות שלא הועלו בחלק א? .5באיכות החומרים בין הקבוצות. למשל, שתי קבוצות ניסוי שלא בנוסף למה שנאמר בחלק א, יכול להיות שהיה הבדל

השתמשו באותו סוג של נייר אלומיניום. הבדל נוסף שיכול להיות הוא גודל שטח הפנים של נייר האלומיניום.

א. איזה חלק במהלך העבודה היה מסובך יותר? פרטו. .6 ב. האם התוצאות של הניסוי עזרו לכם להבין את המושגים המדעיים? הסבירו.

ג. האם אתם מעדיפים לעבוד לבד או בצוות? נמקו.


.תהליך הפולט חום לסביבה ...תהליך אנדותרמי הוא .1 תהליך הקולט חום מהסביבה. ...תהליך אקסותרמי הוא .2 תהליך אקסותרמי, כי במהלכו נפלטת אנרגיית חום לסביבה....וגמה לבעירה של נר היא ד .3


|68 |

.נוצרים ומתפרקיםהשלימו את המשפט: בזמן תגובה כימית קשרים כימיים... .4

מה ההבדל בין תהליך אנדותרמי לתהליך אקסותרמי? .5מהסביבה, ולכן הטמפרטורה תהליך אנדותרמי הוא תהליך שלצורך התרחשותו מערכת הניסוי חייבת לקלוט אנרגיית

בסביבה יורדת. ואילו תהליך אקסותרמי הוא תהליך שבמהלכו נוצרת אנרגיית חום הנפלטת לסביבה, ולכן טמפרטורת הסביבה עולה.

הסבירו מדוע תהליך הפוטוסינתזה נחשב לתהליך אנדותרמי? .6

חייבת לקבל אנרגיית אור, אחרת תהליך הפוטוסינתזה נחשב לתהליך אנדותרמי מאחר ולקיום התהליך המערכת התהליך לא מתקיים. זאת גם הסיבה שהפוטוסינתזה מתקיימת רק במהלך היום ולא מתקיימת בלילה.

מה המשותף לשלושת תהליכי השריפה הבאים: שריפת עץ, שריפת נפט, שריפת גז. בתשובתכם התייחסו לשלושה .7

מאפיינים משותפים. אקסותרמיים הפולטים חום לסביבה.שלושת התהליכים הם תהליכים א. שלושת התהליכים הם תהליכי בעירה הצורכים חמצן. ב. חמצני כתוצר של תהליך הבעירה.-שלושת התהליכים פולטים פחמן דו ג.

שערו מדוע תהליך האלקטרוליזה נחשב לתהליך אנדותרמי? .8יש לספק לו אנרגיה לקיומו. האנרגיה תהליך האלקטרוליזה נחשב לתהליך אנדותרמי כי על מנת לקיים את התהליך

ידי סוללה או מקור חשמל.-מסופקת על

קראו את התיאור של פעולת המקרר: .9

דואג מדחס, הקירור מחזור של הראשון בשלב. גזים דחיסת מסוג שלבי-דו קירור מחזור על מבוסס הקירור תהליך החיצונית לסביבה חומו את שפולט, לנוזל והופכו העיבוי ללחץ, הקירור כחומר המשמש, הגז לחץ את לעלות

, האיוד ללחץ המתאים ללחץ הגז לחץ מופחת המחזור של השני בחלק. המקרר בגב שנמצא המעבה באמצעות .חלילה וחוזר, המאייד באמצעות) המקרר של תוכו שהיא( מהסביבה חום סופג הוא, לגז מתפשט שהנוזל כיוון

?מדועהוא תהליך אקסותרמי / אנדותרמי. א. השלב הראשון של תהליך הקירור

.השלב הראשון הוא שלב אקסותרמי במהלכו נפלטת אנרגיית חום דרך המעבה של המקרר מדוע?הוא תהליך אקסותרמי / אנדותרמי. ב. השלב השני של תהליך הקירור

ם המקרר) השלב השני של הקירור הוא השלב האנדותרמי שבמהלכו נקלטת אנרגיית חום מהסביבה (פני והטמפרטורה של הסביבה יורדת.


|69 |


גרף של תהליך אנדותרמי

ה ור

רטמפ

ט(0 C)

זמן (שניות)


|70 |

גרף של תהליך אקסותרמי

ה ור

רטמפ

ט(0 C)

זמן (שניות)

| אפקט החממה |

|71 |

6פרק

אפקט החממה

1תמונה

הדמהק

אל פני אדומה -תת קרינה גורמים להחזר של כוכב לכת, של באטמוספירה גזי החממה הוא תהליך שבו אפקט החממה-השטח שלו, ובכך גורמים להתחממותו. מדי שנה בשנה נפלטים אל האטמוספירה של כדור הארץ מיליוני טונות של פחמן

, ותוצרים אחרים של (CO) חמצני -חד-, פחמן(CFC), פריאונים CH)4כגון: מתאן ( ,חממה אחריםי וגזCO) 2חמצני (-דוכיווני: קרני האור של השמש יכולות לחדור דרכו, -פעילות האדם. גזים אלה נלכדים בתוך האטמוספירה ויוצרים מחסום חד

הטמפרטורה .הארץאולם החום הנפלט מהקרקע אל האטמוספירה אינו מתפוגג בחלל. התוצאה: התחממות כדור פני -מעלות צלזיוס. בהיעדר אפקט החממה הטמפרטורה על 15 -עומדת על כ כדור הארץ הממוצעת של פני השטח של

כלומר, מתחת לנקודת הקיפאון של המים. –מעלות צלזיוס 33 -כדור הארץ הייתה קרה יותר בכ

שפעות שליליות. אפקט החממה גורם ועלול לאפקט החממה השפעות חיוביות המאפשרות חיים, יחד עם זאת יש גם הלגרום לנזקים סביבתיים אדירים. רוב החוקרים טוענים כי אפקט החממה הוא אחד הגורמים המרכזיים לשינויים במזג

הפיכת אזורים , גובה פני הים עליית ,קטביםאשר עלולה לגרום להתכת הקרחונים ב האוויר ולהתחממות הגלובלית,, ולמהפכה שלמה באקלים כדור ףזרם הגולקירורה של צפון אירופה בשל שיבוש ב ,מדבריותם על כדור הארץ לנרחבי

הארץ. מיעוט מן החוקרים סבור כי המערכות הטבעיות ידעו לאזן את ההפרה שנגרמה במידת החום, בכך שטמפרטורה גבוהה תביא להתגברות העננות, תופעה שתיצור מעין שכבת מגן, שתמנע מחלק מאנרגיית השמש להגיע אל פני כדור

הארץ, ובכך תקרר אותם מחדש.

בתאוריה שלפיה ותתומכ ,הרות הרשמיות של התאחדויות חוקרי האקלים ושל הגוף הבינלאומי המרכז מידע בנושאההצעם זאת, ישנם יחד .גזי חממה הגורמת לפליטה מוגברת שלותעשייתית, נובעת מפעילות אנושית המוגזמת ההתחממות

טוענים כי ההתחממות הנצפית לאחרונה יש חוקרים ש לדוגמה,ות. חלופיחוקרים המתנגדים לתאוריה זו ומציעים תאוריות היא חלק ממחזור טבעי של התחממות והתקררות כדור הארץ.

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%98%D7%91_(%D7%92%D7%90%D7%95%D7%92%D7%A8%D7%A4%D7%99%D7%94)

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%92%D7%95%D7%91%D7%94_%D7%A4%D7%A0%D7%99_%D7%94%D7%99%D7%9D

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%92%D7%95%D7%91%D7%94_%D7%A4%D7%A0%D7%99_%D7%94%D7%99%D7%9D

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%93%D7%91%D7%A8

http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%9D_%D7%94%D7%92%D7%95%D7%9C%D7%A3


|72 |

הובילה לאחרונה את המדינות המפותחות ,ההסכמה המדעית הרחבה בקשר להשפעת התגברות אפקט החממהבה ,ועידת קיוטוובהחלטות שהתקבלו ב הכריז על תמיכתן בפתרון בעיה זו. תמיכה זו התבטאהל המובילות כלכלית

התחייבו מדינות רבות להפחית את כמות גזי החממה אשר הן פולטות. על אף הצהרות אלה, תנועות "ירוקות" טוענות .שעדיין לא נעשה די למנוע את המשך התופעה

:אפקט החממה בואו נשאל חמש שאלות על

? …? מדוע…שם מהל? …למה ם...? לאן נעל כמה?? …כמה זמןהאם? כיצד? ? …ייתכןאיך מה הקשר בין...? מה השימוש של...? ? ... מה המקור? …מה היתרוןמה הטעם? ? …מה גרם ל ? נובע ממה? …לקרות עלול ? מה…קרה לימה ? אם... קרהימה ? …מה זה מה זה?

? ... מתי? …מניין ?...הצורה נובעת ממה___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

מה נחקור? במעבדה זו נלמד על אפקט החממה, כיצד הוא משפיע על התחממות כדור הארץ.

נלמד על אחד הגורמים המשפיעים על עליית הטמפרטורה של כדור הארץ.


לפני תחילת העבודה. חשוב מאוד לקרוא את כל הוראות העבודה .1 פנו את שולחן העבודה מכל ציוד לימודי או אחר שאינו דרוש לעבודה. .2 הקפידו לאסוף שיער ארוך לפני תחילת העבודה. .3 ודאו שכל הציוד והחומרים הרשומים ברשימה אכן נמצאים על המגש לפניכם לפני תחילת העבודה. .4 חלקו בין חברי הצוות את העבודה לפני תחילת העבודה. .5 כל שאלה או בעיה שעולה במהלך העבודה יש להצביע ולבקש עזרה מהמורה או הלבורנט/ית. .6 הקפידו לבצע את הניסוי בצורה מדויקת ובהתאם להוראות. .7


טאבלט אינשטיין • חיישני טמפרטורה 2 • מקלות בחישה מזכוכית 2 • גומיות 2 • מ"ל 400 –כוסות כימיות 2 • ס"מ בכל אחת מהכוסות 2ה בגוב –מעט אדמה יבשה • שקיות ניילון שקופות (המשמשות לאריזת מזון) 2 • חמצני -פחמן דו • 100/75W –מנורת שולחן •


|73 |

2תמונה




, שעל גבי הטאבלטUSBחברו את חיישני הטמפ' לשקעי המיני .3. (שימו לב לא לבחור את חיישן הטמפ' נבחרו חיישני הטמפ' שאותם חברתם לטאבלטש וודאובלוח בקרת החיישנים, .4

הפנימי של הטאבלט). .2 -ו 1העמידו על שולחן את שתי הכוסות הכימיות ורשמו עליהן את המספרים .5שקית. בכוס ללא הכיסוי הניחו כסו רק אחת מהכוסות בשקית. העבירו את חיישן הטמפרטורה המחובר למקל דרך ה .6

את חיישן הטמפרטורה בתוך הכוס. הכוסות. הקפידו שהמרחק בין המנורה לכוסות יהיה שווה.על ס"מ מ 30 בגובה שלהפעילו את מנורת השולחן .7


|74 |

3תמונה



)X2טמפרטורה (

שניות 10כל הדגימה:קצב


(חלק א)רגע לפני...

מה ההבדל בין ניחוש להשערה? .1 שערו האם יהיה הבדל בטמפרטורות בין הכוס עם כיסוי השקית, והכוס השנייה ללא הכיסוי. .2


) התחללחצו על הצלמית .1 הנתונים. מדדו את הטמפרטורה בשתי הכוסות עד , כדי להתחיל רישום של (

להתייצבות. צפו בגרפים המתקבלים ממדידת הטמפרטורות בשתי הכוסות. .2

) שמורידי לחיצה על צלמית -לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על .3 בסרגל הכלים העליון. (שימו לב (

כמה זמן, בערך, צריך לבצע את המדידה.)


|75 |

(חלק א) תוצאות



בגרף, מקמו את הסמן הראשון בנקודה הנמוכה ואת הסמן השני בנקודה על מנת למדוד את ההפרש בין שתי נקודות הגבוהה, ההפרש בין שתי הנקודות יוצג מתחת לגרף.



? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהו המשתנה התלוי? .3 ?Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 מה הכותרת של הגרף? .5 תארו את התוצאות של הגרפים שהתקבלו בכל אחת מהכוסות. .6

(חלק א)מסקנות ון דיו

מה היה הפרש הטמפרטורות בין שתי הכוסות? .1 מה מדמה שקית הפוליאתילן במערכת הניסוי? .2 שוב להקפיד על תנאים שווים בשתי הכוסות, פרט לשקית שעטפה את הכוס?מדוע היה ח .3 מה בתוצאות הניסוי של חלק א מלמד אותנו על התופעה של אפקט החממה? .4 האם אפקט החממה התקיים בשתי הכוסות או רק באחת מהן? הסבירו את תשובתכם. .5 מה המסקנה מחלק א של הניסוי? .6


את הטאבלט אינשטייןהפעילו .1

)( MiLAB-לחצו על תוכנת ה .2

, שעל גבי הטאבלטUSBחברו את חיישני הטמפ' לשקעי המיני .3. (שימו לב לא לבחור את חיישן הטמפ' נבחרו חיישני הטמפ' שאותם חברתם לטאבלטש וודאובלוח בקרת החיישנים, .4

הפנימי של הטאבלט). .2 -ו 1ורשמו עליהן את המספרים העמידו על שולחן את שתי הכוסות הכימיות .5 כסו את שתי הכוסות בשקיות, העבירו את חיישן הטמפרטורה המחובר למקל דרך השקית. .6 חמצני.-צינור לטקס שיזרים לכוס פחמן דו 2חברו לשקית מס' .7 ס"מ מהכוסות. הקפידו שהמרחק יהיה שווה משתי הכוסות. 30הפעילו את מנורת השולחן במרחק של .8


|76 |

(חלק ב) וגר הנתוניםמערך א





(חלק ב)רגע לפני...

חמצני.-הדוחמצני והכוס ללא תוספת הפחמן -שערו מה יהיה הבדל הטמפרטורה בין הכוס עם תוספת הפחמן הדו

4תמונה


) התחללחצו על הצלמית .1 , כדי להתחיל רישום של הנתונים. מדדו את הטמפרטורה בתוך הכוסות עד (

להתייצבות, בערך שתיים שלוש דקות. .2חמצני לכוס מס' -התחילו להזרים פחמן דו .2 שימו לב לזמן הניסוי. צפו בגרפים המתקבלים ממדידת הטמפרטורות בשתי הכוסות. .3


|77 |

5תמונה

(חלק ב) תוצאות

? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהו המשתנה התלוי? .3 ?Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 מה הכותרת של הגרף? .5 מהכוסות.תארו את התוצאות של הגרפים שהתקבלו בכל אחת .6

(חלק ב)מסקנות ון דיו

במה שונה חלק א מחלק ב של הניסוי? .1 מה היה הפרש הטמפרטורות בין שתי הכוסות בסיום הניסוי? .2 איך ניתן להסביר את הפרש הטמפ' בין שתי הכוסות? .3 חמצני למערכת?-מה מדמה תוספת הפחמן הדו .4 חמצני?-פחמן הדומדוע העמדנו שתי כוסות ניסוי ולא רק כוס אחת עם תוספת ה .5 חמצני?-מדוע היה חשוב לשמור על תנאים שווים בשתי מערכות הניסוי, פרט לתוספת הפחמן הדו .6 מה המסקנה מחלק ב של הניסוי? .7הניסוי שביצעתם מהווה מודל (חיקוי) של המצב האמיתי. מה יכולים להיות הקשיים בעבודה עם מודלים המדמים .8

מצב אמיתי? נתקלתם בקשיים? במידה וכן ציינו מהם הקשיים.א. האם במהלך העבודה .9

תמודדתם עם הקשיים במהלך העבודה?ב. כיצד ה האם התוצאות שהתקבלו בניסויים הפתיעו אתכם? נמקו את תשובתכם.ג.


|78 |


תכננו ניסויים נוספים שיכולים לבדוק את ההשפעה של גזי חממה שונים על הטמפרטורה. .1 נבצע את אותו הניסוי מחוץ למעבדה, לאור השמש, האם נקבל תוצאות דומות?אם .2 מה הקשר בין עצמת התאורה או המרחק של התאורה מהכוסות, לבין הטמפרטורה המתקבלת בניסוי? .3


הסבירו בקצרה, במילים שלכם, מהו אפקט החממה. .1 א היה קיים אפקט החממה?מה היה קורה לטמפרטורת כדור הארץ אם ל .2חמצני גבוה מאוד. שערו מה היא הטמפרטורה על -ישנו כוכב לכת נוסף במערכת השמש שלנו, שבו ריכוז הפחמן הדו .3

כוכב לכת זה? נמקו. מה היתרון בשימוש בחממות בגידולים חקלאיים? .4 סביבה. הסבירו מדוע.בכניסה לרכב חונה ביום חם אנו חשים שהטמפרטורה ברכב גבוהה בהרבה מטמפרטורת ה .5 מהן הסכנות הצפויות כתוצאה מהעלייה בטמפרטורת כדור הארץ כתוצאה מעלייה ברמת גזי החממה באטמוספרה? .6 יום. ציינו שלוש דרכים.-מהן הדרכים בהם האדם יכול להפחית את פליטת גזי החממה בחיי היום .7


|79 |

מדריך למורה - 6פרק

אפקט החממה

קישור לתכנית הלימודים החדשה: • אקולוגיות מערכותנושא מרכזי:

נושא משנה: מעורבות האדם במרכיבי הסביבה והשלכותיה על הסביבה כיתה ח שכבת גיל: • דק' 45 –דק', חלק ב 45 –חלק א משך זמן לביצוע: • גלובלית.אפקט החממה, גזי חממה, אטמוספרה, אנרגיית חום, התחממות דרישות קדם ומושגים: • עריכת מדידות, ניתוח גרף, השוואה, הסקת מסקנות, הכללה.מיומנויות: • .כללי זהירות, העלאת השערות, בידוד משתנים, עבודה עם מודליםמיומנויות חקר מודגשות: • דרגת קושי בינונית -דרגת קושי קלה, חלק ב –חלק א התאמה לרמת התלמידים: • http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=563 מקורות מידע נוספים: •

ool/catalog.pl?CurriculumsId=5&ParentId=1bin/sababa/sababa_p-http://kids.gov.il/cgi

http://aux.shenkar.ac.il/656/group25/index.html

26290838dabb&lang=HEB-9145-48f6-8a1b-http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=37284fd0

77c1d385deab&lang=HEB-96ca-4abc-52aa-=8f0b199chttp://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID

0e7127e978fa&lang=HEB-8185-4386-5ff3-http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=fae4788f

דידקטיות: הערות •במקרה של חוסר זמן ניתן לחלק את הכיתה לשתי קבוצות, קבוצה א תבצע את חלק א של הניסוי, וקבוצה .א

ב את חלק ב של הניסוי. בסיום העבודה חשוב לוודא שכל קבוצה תשלים את הנתונים על הניסוי שלא ביצעה. זמן.אפשר להחליף את הכוסות בכוסות בנפח קטן יותר אם רוצים לחסוך ב .ב

הערות ללבורנט/ית: •

ציוד וחומרים: .א טאבלט אינשטיין .1 חיישני טמפרטורה 2 .2 מקלות בחישה מזכוכית 2 .3 גומיות 2 .4 מ"ל 400 –כוסות כימיות 2 .5 ס"מ בכל אחת מהכוסות 2בגובה –מעט אדמה יבשה .6 שקיות פוליאתילן (המשמשות לאריזת מזון) 2 .7 חמצני -פחמן דו .8 100/75W –מנורת שולחן .9

חמצני-דופחמן .10 חלק א וחלק ב מאוד דומים. אותו הציוד יכול לשמש את שני הניסויים. .ב

http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=563

http://kids.gov.il/cgi-bin/sababa/sababa_pool/catalog.pl?CurriculumsId=5&ParentId=1



http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=37284fd0-8a1b-48f6-9145-26290838dabb&lang=HEB

http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=37284fd0-8a1b-48f6-9145-26290838dabb&lang=HEB

http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=8f0b199c-52aa-4abc-96ca-77c1d385deab&lang=HEB

http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=8f0b199c-52aa-4abc-96ca-77c1d385deab&lang=HEB

http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=fae4788f-5ff3-4386-8185-0e7127e978fa&lang=HEB

http://ofekhigh.cet.ac.il/ShowItem.aspx?ItemID=fae4788f-5ff3-4386-8185-0e7127e978fa&lang=HEB


|80 |

חמצני יש להכין ארלנמייר פקוק עם זרוע, שעל הזרוע מולבש צינור לטקס. בתוך -על מנת להפיק פחמן דו .גהארלנמייר יש לערבב אבקת סודה לשתייה עם חומץ. את צינור הלטקס יש להעביר לתוך הכוס המיועדת.

הערבוב יש לבצע ממש לקראת תחילת הניסוי.את זלצר. מוסיפים את הכדורים למים והגז -חמצני היא באמצעות כדורי אלקה-דרך נוספת להפיק פחמן דו .ד

חמצני, אותו אפשר להזרים למערכת הניסוי עם צינור לטקס.-שיוצא מהתסיסה הוא פחמן דוhttp://en.wikipedia.org/wiki/Alka-Seltzer

חמצני מתוך סיפולוקס.-במידה ויש בבית הספר ניתן להשתמש בפחמן דו .ה יש לוודא ששתי הכוסות זהות, כדי למנוע השפעה לא רצויה על התוצאות. .ו יש להוסיף אדמה יבשה לשתי הכוסות כדי לדמות את שכבת האדמה על כדור הארץ. .ז

לתוצאותתשובות

? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 טמפרטורה. –מוצג המשתנה Yזמן. על ציר –מוצג המשתנה Xעל ציר

המשתנה הבלתי תלוי הוא זמן.מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 המשתנה התלוי הוא טמפרטורה.מהו המשתנה התלוי? .3 מעלות צלזיוס. Yהן שניות ובציר Xהיחידות בציר ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 כותרת הגרף: השפעת האטמוספרה (שקית הניילון) על טמפרטורת האוויר.מה הכותרת של הגרף? .5 תארו את התוצאות של הגרפים שהתקבלו בכל אחת מהכוסות. .6

(פרק א)ן מסקנות תשובות לדיו

מעלות צלזיוס. 3מה היה הפרש הטמפרטורות בין שתי הכוסות? .1 מה מדמה שקית הפוליאתילן במערכת הניסוי? .2

שקית הניילון ששמנו על הכוס הכימית מדמה את האטמוספרה שנמצאת סביב כדור הארץ. מדוע היה חשוב להקפיד על תנאים שווים בשתי הכוסות, פרט לשקית שעטפה את הכוס? .3

על גורמים קבועים שווים במהלך הניסוי כדי שנדע בוודאות מהו הגורם האחד שהשפיע על התוצאות חשוב לשמור שהתקבלו.

מה בתוצאות הניסוי של חלק א מלמד אותנו על התופעה של אפקט החממה? .4 בכוס שהייתה מכוסה בשקית הניילון הטמפרטורה הייתה יותר גבוהה מאשר בכוס ללא כיסוי.

יים בשתי הכוסות או רק באחת מהן? הסבירו את תשובתכם.האם אפקט החממה התק .5רק בכוס עם הכיסוי התקיים אפקט החממה. החום שהגיע מהמנורה נכנס לכוס עם השקית ולא יכול לצאת מהשקית,

לכן החום הצטבר בתוך הכוס וגרם לעלייה בטמפרטורה של האוויר שבתוכה. מה המסקנה מחלק א של הניסוי? .6

מחלק א של הניסוי: האטמוספרה העוטפת את כדור הארץ גורמת לאפקט החממה ומעלה את המסקנה המתקבלת הטמפרטורה של האוויר סביב כדור הארץ.

(פרק ב)תשובות לתוצאות


המשתנה הבלתי תלוי הוא הזמן.מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 המשתנה התלוי הוא הטמפרטורה.מהו המשתנה התלוי? .3 הן מעלות צלזיוס. Yהן שניות, והיחידות בציר Xהיחידות בציר ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4

http://en.wikipedia.org/wiki/Alka-Seltzer

http://en.wikipedia.org/wiki/Alka-Seltzer


|81 |

ני על טמפרטורת האוויר.כותרת הגרף: השפעת רמת גבוהה של פחמן דו חמצמה הכותרת של הגרף? .5 תארו את התוצאות של הגרפים שהתקבלו בכל אחת מהכוסות. .6

)ב(פרק ן מסקנות תשובות לדיו

במה שונה חלק א מחלק ב של הניסוי? .1בשקית הניילון שעטפה ההבדל בין חלק א וחלק ב הוא הטיפול השונה שניתן לשתי הכוסות. בחלק א ההבדל היה

חמצני: בכוס -את הכוס, שדימתה את האטמוספרה, ואילו בחלק ב ההבדל בין שתי הכוסות היה ריכוז הפחמן הדו אחת הריכוז הרגיל באוויר, ובכוס השנייה ריכוז גבוה מהרגיל.

מעלות צלזיוס. 3.5ההפרש היה מה היה הפרש הטמפרטורות בין שתי הכוסות בסיום הניסוי? .2

איך ניתן להסביר את הפרש הטמפ' בין שתי הכוסות? .3ידי -חמצני גורם לכך שחלק גדול יותר מהחום שנכנס לכוס נכלא בתוך הכוס על-הריכוז הגבוה יותר של הפחמן הדו

חמצני גבוהה יותר.-הגזים השונים ולא יוצא, ולכן הטמפרטורה בכוס עם תוספת הפחמן הדו

למערכת? חמצני-מה מדמה תוספת הפחמן הדו .4חמצני באוויר, המאפיינת -חמצני לאחת הכוסות, מדמה את המצב של העלייה בריכוז הפחמן הדו-תוספת פחמן דו

את המצב באטמוספירה סביב כדור הארץ בשנים האחרונות.

חמצני?-מדוע העמדנו שתי כוסות ניסוי ולא רק כוס אחת עם תוספת הפחמן הדו .5חמצני העמדנו את הכוס עם אוויר רגיל. הכוס הזו -ל תוספת הפחמן הדועל מנת לדעת מה קורה ללא טיפול ש

משמשת בקרה בניסוי, אליה ניתן להשוות את התוצאות שהתקבלו, ולדעת האם יש הבדל בין שני הטיפולים השונים שביצענו בניסוי.

צני?חמ-מדוע היה חשוב לשמור על תנאים שווים בשתי מערכות הניסוי, פרט לתוספת הפחמן הדו .6

חמצני הוא הגורם להבדל -כדי שנוכל להשוות את התוצאות השונות בניסוי, ולדעת שאכן רק ריכוז הפחמן הדו בטמפרטורה בין שתי הכוסות.

מה המסקנה מחלק ב של הניסוי? .7

חמצני יש השפעה על העלייה בטמפרטורה של -המסקנה מחלק ב' של הניסוי היא, שאכן לריכוז גבוה של פחמן דו וספרה.האטמ

הניסוי שביצעתם מהווה מודל (חיקוי) של המצב האמיתי. מה יכולים להיות הקשיים בעבודה עם מודלים המדמים .8

מצב אמיתי?בעבודה עם מודלים יש לקחת בחשבון את ההבדל בין המודל לבין המציאות. כאשר מדמים את .א

א יהיו בהכרח אותן תוצאות כמו האטמוספרה של כדור הארץ באמצעות שקית ניילון, הנתונים שיתקבלו ל במציאות.

המנורה שהשתמשנו בה בניסוי לא מפיצה בהכרח את אותה הקרינה כמו השמש. .ב סדרי הגודל בניסוי לא דומים לסדרי הגודל במציאות. .ג פני כדור הארץ.-חמצני בין שתי הכוסות לא זהה לריכוזים על-הפרש הריכוז של פחמן דו .ד


|82 |


הסבירו בקצרה, במילים שלכם, מהו אפקט החממה? .1אפקט החממה היא תופעה טבעית הקיימת באטמוספרה של כדור הארץ. גזים הנמצאים באטמוספרה קולטים את

החום היוצא מכדור הארץ, וכך החום לא עובר את האטמוספרה הוא נשאר סביב כדור הארץ ומחמם אותו.

ה היה קורה לטמפרטורת כדור הארץ אם לא היה קיים אפקט החממה?מ .2-פני כדור הארץ הייתה יורדת מתחת לאפס (בערך ל-אם אפקט החממה לא היה קיים באטמוספרה, הטמפרטורה על

180C.כל האוקינוסים, נהרות ואגמים היו קופאים, וכדור הארץ היה הופך למדבר קרח ,(

חמצני גבוה מאוד. שערו מה היא -השמש שלנו, נוגה, שבו ריכוז הפחמן הדו ישנו כוכב לכת נוסף במערכת .3 הטמפרטורה על כוכב לכת זה? נמקו.

חמצני -סביר להניח שהטמפרטורה על כוכב לכת נוגה היא מאוד מאוד גבוהה, בגלל הריכוז הגבוה של הפחמן הדו באטמוספרה.

מה היתרון בשימוש בחממות בגידולים חקלאיים? .4

בשימוש בחממות הוא העלאה של טמפרטורת האוויר סביב הגידולים, ללא השקעה של אנרגיה בחימום היתרון החלל שבו הצמחים גדלים.

בכניסה לרכב חונה ביום חם אנו חשים שהטמפרטורה ברכב גבוהה בהרבה מטמפרטורת הסביבה. הסבירו מדוע. .5

ום שנכנס דרך הזכוכית לא יכול לצאת מהמכונית, מה שקורה בחלל המכונית דומה למה שקורה באפקט החממה. הח ולכן הטמפרטורה במכונית בסופו של דבר היא הרבה יותר גבוהה מהטמפרטורה מחוץ למכונית.

מהן הסכנות הצפויות מהעלייה בטמפרטורת כדור הארץ, כתוצאה מעלייה בריכוז גזי החממה באטמוספרה? .6

החממה: נובעות מעלייה בריכוז גזייש מספר סכנות ה עלייה בטמפרטורה של האטמוספרה. .אהתכה של קרחונים כתוצאה מעלייה בטמפרטורה של האוויר, תגרום לעלייה של מפלס המים .ב

, העלולה לגרום להצפה של ערים השוכנות לחופי הימים.םבאוקינוסי פני כדור הארץ לתנאי מדבר.-מעבר של אזורים נרחבים על –מדבור .ג

יום. ציינו שלוש דרכים.-יכול להפחית את פליטת גזי החממה, בחיי היוםמהן הדרכים בהם האדם .7

פני כדור הארץ, למשל:-לפעולות האדם יש תפקיד חשוב מאוד בהפחתה של אפקט החממה על חמצני לאטמוספרה. -שימוש ברכבים חשמליים ששורפים פחות דלקים ופולטים פחות פחמן דו .א אנרגיית רוח, אנרגיה מהשמש ועוד.מעבר לשימוש בדלקים ידידותיים, כמו, .בכל שימוש בחשמל גורם לצריכה של דלקים הגורמים לפליטה של –צריכת חשמל בצורה חסכונית .ג

חמצני לאוויר.-פחמן דו פני כדור הארץ.-הגברת השימוש בחומרים ממוחזרים לשם מניעת דלדול המשאבים על .ד


|83 |


גרף של אפקט החממה עם אטמוספרה ובלי אטמוספרה

רהטו

פרטמ

(0 C)

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

זמן (שניות)


|84 |

חמצני-אוויר מועשר בפחמן דובאוויר רגיל ובגרף אפקט החממה

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

זמן (שניות)

| 85 |

7פרק

ת הטמפרטורותשתווהעיקרון

1 תמונה

הדמהק

של יוסי הכינה אמבטיה לאחיו הקטן, אך המים באמבטיה היו חמים מדיי. יוסי אליוסי, תלמיד כיתה ח, נולד אח קטן. אמ אוהב שיעורי מדעים בבית הספר וסיפר לאמו כי קיימות לפחות שתי דרכים לקירור המים באמבטיה.

מים לזמן מה ולהמתין עד שהמים יתקררו. (חשבו בהסתמך על הדרך הראשונה הייתה להשאיר אמבטיה מלאת מים חתורת החלקיקים, מדוע המים באמבטיה מתקררים עם הזמן.) אולם, הצעה זו לא הייתה מוצלחת כל כך, משום שהתהליך

להוסיף לאמבטיה מים קרים על מנת להגיע -עלול היה לקחת זמן ארוך מדיי. ואז הציע יוסי לאמו את הדרך השנייה לטמפרטורה הרצויה של המים.

ההצעות של יוסי מתבססות על עיקרון פיזיקלי הידוע בשמו "שיווי משקל תרמי". כאשר גופים נמצאים בשיווי משקל תרמי, מערבבים) הנמצאים בטמפרטורות שונות, על –הטמפרטורה שלהם שווה. כאשר מצמידים שני גופים (ובמקרה של נוזל

רמי, הגוף שהטמפרטורה שלו גבוהה יותר מעביר חום לגוף השני. תהליך זה יימשך עד מנת להגיע לשיווי משקל תשהטמפרטורות של שני הגופים תהיינה שוות. תופעה זו מכונה בשם "עיקרון השתוות הטמפרטורות". נציין שעיקרון זה

אנרגיה עד למצב יציב שבו מתקיים ללא קשר לסוג החומרים. בין גופים בטמפרטורות שונות, הנמצאים במגע, יש מעבר הטמפרטורה שלהם שווה.

להזכירכם:

(מדד למהירות החלקיקים). תכונה של החומר, מדד לרמת האנרגטיות של החלקיקים מהם בנוי החומר - טמפרטורה או קלווין. פרנהייטטמפרטורה") במעלות צלזיוס, -טמפרטורה נמדדת (ב"מד

| עיקרון השתוות הטמפרטורות |

|86 |

חום מסביבתו, עולה אנרגייתתנועה של חלקיקי החומר. כאשר חומר קולט אנרגייתסוג של אנרגיה המתבטא ב – חוםמהירות תנועת החלקיקים שלו, ובאם נמדוד את הטמפרטורה שלו נבחין שהיא עלתה. תהליך הפוך יקרה באם חומר

החום חום לסביבתו. במקרה כזה תנועת החלקיקים שלו תואט ונוכל להיווכח שהטמפרטורה שלו ירדה. אנרגייתיאבד קלוריות.בו נמדד בג'אול

Q=McΔT במקרה של חום וטמפרטורה ניתן לבטא את הקשר במשוואה הבאה:

מבטא את הפרש הטמפרטורות שחל ΔT-מסת החומר ו= Mקיבול חום סגולי של החומר, = cאנרגיית חום, = Qכאשר בחומר עקב מעבר האנרגיה.

עזר במחסן מילות השאלה)(ניתן להיבואו נשאל חמש שאלות על מעבר חום

? …? מדוע…שם מהל? …למה לאן נעלם...? כמה?? …כמה זמןהאם? כיצד? ? …ייתכןאיך מה הקשר בין...? מה השימוש של...? ? ... מה המקור? …מה היתרוןמה הטעם? ? …מה גרם ל ? נובע ממה ?…לקרות עלול ? מה…קרה לימה ? אם... קרהימה ? …מה זה מה זה?

? ... מתי? …מניין ?...הצורה נובעת ממה_________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

?נחקורמה את כמות החום שמועבר מגוף מים אחד לשני. נלמד על נחקור את תהליך שינוי הטמפרטורה של מים, ונחקורבמעבדה זו

היכולת של גופים (חומרים) להעביר אנרגיית חום לגופים (חומרים) אחרים.


חשוב מאוד לקרוא את כל הוראות העבודה לפני תחילת העבודה. .1 פנו את שולחן העבודה מכל ציוד לימודי או אחר שאינו דרוש לעבודה. .2 הקפידו לאסוף שיער ארוך לפני תחילת העבודה. .3 ה.ודאו שכל הציוד והחומרים הרשומים ברשימת הציוד והחומרים אכן נמצאים על המגש לפניכם לפני תחילת העבוד .4 חלקו בין חברי הצוות את העבודה לפני תחילת העבודה. .5 כל שאלה או בעיה שעולה במהלך העבודה יש להצביע ולבקש עזרה מהמורה או הלבורנט/ית. .6


טאבלט אינשטיין • חיישני טמפרטורה 2 • כוסות קלקר 2 • מ"ל) 600כוסות כימיות ( 2 • )C900מים חמים מאוד ( • )C250מים קרים ( •


|87 |

2תמונה


ים מאוד. חשוב להקפיד על כללי זהירות.מבמעבדה זו תעבדו עם מים ח חשוב מאוד!



, שעל גבי הטאבלטUSBחברו את חיישני הטמפ' לשקע המיני .3. (שימו לב לא לבחור את חיישן הטמפ' נבחרו לטאבלט חיישני הטמפ' שאותם חברתםוודאו שבלוח בקרת החיישנים, .4


הנתונים מערך אוגר





רגע לפני...

שערו מה יקרה לטמפרטורה של המים אם נערבב את המים הקרים עם המים החמים יחד באותו הכלי.


|88 |


מ"ל מים חמים. 45מזגו 1לכוס קלקר מס' .1 מ"ל מים קרים 45מזגו 2לכוס קלקר מס' .2 טמפרטורה (עשו זאת בזהירות רבה כדי שהכוסות לא יתהפכו). -הכניסו לכל אחת מהכוסות מד .3


טמפרטורה מהכוס עם המים החמים לכוס עם המים הקרים, ומיד לאחר מכן -שניות והעבירו את המד 30המתינו .5 וס המכילה את המים החמים. (יש להקפיד על סדר זה מטעמי בטיחות.)שפכו את המים הקרים לתוך הכ

טמפרטורה. -צפו בשינויי הטמפרטורה שמראה כל מד .6

) עצור ידי שני החיישנים בכוס משתווה לחצו על צלמית-לאחר שהטמפרטורה שנמדדת על .7 ).

) שמורידי לחיצה על צלמית -לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על .8 גל הכלים העליון, בהתאם בסר (


טבלת עזר:


4.2 מים




0.83 חול

0.67 - 0.54 דבש

0.45 ברזל

0.38 נחושת

0.24 כסף

0.13 זהב

תוצאות

על הגרף, לחצו על הגרף שהתקבל, גררו את הסמן לנקודה הרצויה (על ידי הזזת האצבע על על מנת לקרוא את הערכים גבי מסך הטאבלט). הערך של הנקודה המסוימת יוצג מתחת לגרף. באופן דומה, לחצו פעם נוספת על הגרף על מנת


ון בנקודה הנמוכה ואת הסמן השני בנקודה על מנת למדוד את ההפרש בין שתי נקודות בגרף, מקמו את הסמן הראש הגבוהה, ההפרש בין שתי הנקודות יוצג מתחת לגרף.


|89 |



? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 מהו המשתנה התלוי? .3 ?Y? ובציר Xהן היחידות בציר מ .4 מה הכותרת של הגרף? .5 התבוננו בגרפים שהתקבלו בסיום הניסוי והשלימו את הנתונים הבאים בטבלה: .6

C°הטמפרטורה

מס' הכוס התחלתית

10לאחר שניות







80לאחר סופית שניות

הטמפרטורה 1שנמדדה בכוס


מתוך קריאת הנתונים בגרפים שהתקבלו. השלימו את המידע הבא

מהי טמפרטורת המים הקרים בתחילת המדידה? .7 ים בתחילת המדידה? חממהי טמפרטורת המים ה .8 כיצד רואים זאת בגרף?כיצד בא לידי ביטוי שינוי בטמפרטורת המים הקרים (גדלה/קטנה). __________ .9

כיצד רואים זאת בגרף?כיצד בא לידי ביטוי שינוי בטמפרטורת המים החמים (גדלה/קטנה). __________ .10 העם כמות החום שהתקבל ,השוו על סמך הנתונים של הניסוי את כמות החום המועבר מהמים החמים למים הקרים .11

המים החמים. לשם כך: ידי-על . המים החמיםמתוך הנתונים שבטבלה חשבו את השינוי בטמפרטורה של .א . המים הקריםמתוך הנתונים שבטבלה חשבו את השינוי בטמפרטורה של .ב

והפרש (C) , חום סגולי של החומר (m) מחשבים כמכפלה של מסה (Q)זכרו, את כמות החום שהועבר .12

. שימו לב, כי בתחילת הניסוי מסת המים הייתה זהה בשתי הכוסות והחום הסגולי בשתי (ΔT) בטמפרטורת החומר אותו החומר (מים).בהכוסות זהה, מאחר ומדובר

בהשוואה ,החום שהועברה מהמים החמים אל המים הקרים אנרגייתעל סמך נתונים אלה, מה ניתן לומר לגבי

ידי המים החמים?-ה עללאנרגיה שהתקבל


|90 |


האם בשתי הכוסות הגיעו המים לאותה טמפרטורה? הסבירו את התשובה בעזרת תוצאות הניסוי. .1 לפי תוצאות הניסוי, האם טמפרטורת המים בשתי הכוסות השתנתה במידה שווה? .2 הקרים? הסבירו.האם אותה הכמות של אנרגיית חום שנפלטה מהמים החמים אכן נקלטה במים .3השוו את התוצאות שקיבלתם עם תוצאות של קבוצות אחרות. האם התוצאות זהות או דומות? כיצד תוכלו להסביר .4

מצב זה? תלמידים ביצעו מספר חזרות של אותו הניסוי ובכל פעם קיבלו תוצאות מעט שונות. הסבירו מדוע? .5 הסבירו מה החשיבות של ריבוי חזרות במהלך ניסוי? .6 האם נתקלת בקשיים מיוחדים במהלך העבודה? פרטו מהם.א. .7

ב. כיצד התמודדתם עם הקשיים שהתעוררו במהלך העבודה? ג. מאיזה חלק בתהליך העבודה הכי נהניתם?


מה יקרה לצורת הגרף אם נכפיל את המסה של החומר הנבדק? .1 מבצעים אותו עם חומר אחר, לדוגמה, כוהל?האם תוצאות הניסוי היו משתנות אם הייתם .2 חומר אחר, לדוגמה, כוהל? -האם תוצאות הניסוי היו משתנות אם הייתם מוזגים לכוס אחת מים ולאחרת .3 במהלך הניסוי השתמשתם במסה זהה של המים בשתי הכוסות. .4

ים או לזו של המים סופית של המים לאחר הערבוב הייתה קרובה יותר לזו של המים החמהטמפרטורה ההאם מדוע? הקרים?

במידה והייתם לוקחים מים קרים במסה כפולה מהמסה שבניסוי, האם עדיין השינוי בטמפרטורות היה זהה? .5האם הטמפרטורה הסופית לאחר הערבוב הייתה אז קרובה יותר לטמפרטורה של המים הקרים או של המים .6

החמים? שינוי ה, כך שמסות שני הנוזלים שוות, האם עדיין החת וכוהל בכוס השנייבמידה והייתם לוקחים מים קרים בכוס א .7

בטמפרטורות היה זהה?


כתבו במילים שלכם מהו עיקרון השתוות הטמפרטורות? ________________________________ .1_______________________________________________________________________

התבוננו בטבלה המציגה ערכים של חום סגולי של מספר חומרים, וענו על השאלות הבאות: .2כשאדם חולה וטמפרטורת גופו עולה, נהוג להצמיד למצחו מטלית לחה על מנת לגרום לירידה .א

בטמפרטורת הגוף. הסבירו מדוע יש להרטיב את המטלית ולא להשתמש במטלית יבשה? בירו מדוע שימוש באלכוהול במקום במים למטרה זו עדיף?התבוננו בנתונים בטבלה והס .ב

חום)?-מהו עיקרון הפעולה של טרמומטר (מד .3


|91 |


השתוות הטמפרטורות עיקרון


נושא משנה: חום וטמפרטורה, תהליכי שינוי בחומר, וחוק שימור האנרגיה כיתה ט בשיעורי פיזיקה בנושא אנרגיית חוםשכבת גיל: • דקות 90משך זמן לביצוע: • ,החלקיקים של) קינטית( תנועה אנרגיית, חום אנרגיית, חלקיקים, סגולי חום דרישות קדם ומושגים: •

.טמפרטורה לטבלה. עריכת מדידות, ניתוח גרף, השוואה, הסקת מסקנות, הכללה, העברת נתונים מגרףמיומנויות: • כללי זהירות, העלאת השערות, בידוד משתנים, חשיבות החזרות בניסוי מדעי.מיומנויות חקר מודגשות: • בינונית עד גבוהה. –דרגת קושי התאמה לרמת התלמידים: • הערות דידקטיות: •

תחילת מרגע הזמן זה ואין, ההתחלתי כרגע שנבחר הרגע לפי נמדד הזמן כי, לב לשים יש הטבלה במילוי .א .המדידות

לצורך הבקרה, ניתן למצוא ערכי טמפרטורה מתאימים גם מטבלת הנתונים שליד הגרף בתוכנת המולטי לוג. .ב


אינשטיין טאבלט .1 טמפרטורה חיישני 2 .2 קלקר כוסות 2 .3 )ל"מ 600( כימיות כוסות 2 .4 )C900( מאוד חמים מים .5 )50C( קרים מים .6

.אצטון, שוקולד, שמן: כמו, לבדיקה נוספים חומרים להוסיף ניתן .ביש להסביר לתלמידים על הסכנה בעבודה עם מים רותחים. במידת הצורך הלבורנטית יכולה לעבור ולמזוג .ג

לתלמידים מים רותחים, במקום שהתלמידים יתרוצצו במעבדה עם כוסות עם מים רותחים.


? Y? איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר X -איזה משתנה מוצג/מודדים על ציר ה .1 מוצגת הטמפרטורה. Yמוצג הזמן, ובציר Xעל ציר

המשתנה הבלתי תלוי הוא הזמן.מהו המשתנה הבלתי תלוי? .2 המשתנה התלוי הוא הטמפרטורה.מהו המשתנה התלוי? .3 היחידות הן מעלות צלזיוס. Yהן שניות, ובציר Xהיחידות בציר ? Y? ובציר Xמהן היחידות בציר .4 כותרת הגרף: שינוי בטמפרטורות של מים מה הכותרת של הגרף? .5 התבוננו בגרפים שהתקבלו בסיום הניסוי והשלימו את הנתונים הבאים בטבלה .6

):מתייחס לגרף המופיע בהמשך(


|92 |

C°הטמפרטורה

מס' הכוס התחלתית








80לאחר סופית שניות



מתוך קריאת הנתונים בגרפים שהתקבלו: השלימו את המידע הבא

C 26.61° ה?המדיד מהי טמפרטורת המים הקרים בתחילת .7 C 84.03°מהי טמפרטורת המים החמים בתחילת המדידה? .8 גדלה. כיצד בא לידי ביטוי שינוי בטמפרטורת המים הקרים (גדלה/קטנה). .9

הגרף במגמת עלייה (שיפוע חיובי).כיצד רואים זאת בגרף? קטנה.כיצד בא לידי ביטוי שינוי בטמפרטורת המים החמים (גדלה/קטנה). .10

הגרף במגמת ירידה (שיפוע שלילי). כיצד רואים זאת בגרף?השוו על סמך הנתונים של הניסוי את כמות החום המועברת מהמים החמים למים הקרים עם כמות החום שהתקבלה .11

ידי המים החמים. לשם כך: -על .החמים המיםשינוי בטמפרטורה של המתוך הנתונים שבטבלה חשבו את .א

55.571-84.035 =28.464- . .המים הקריםשינוי בטמפרטורה של המתוך הנתונים שבטבלה חשבו את .ב

55.544-26.618=28.926.

ושינוי (c), חום סגולי של החומר (m) מחשבים כמכפלה של מסה (Q)היזכרו, כי את כמות החום שהועברה .12בשתי הכוסות והחום הסגולי בשתי . שימו לב, כי בתחילת הניסוי מסת המים הייתה זהה (ΔT) בטמפרטורת החומר

הכוסות זהה, מאחר ומדובר באותו החומר (מים).

על סמך נתונים אלה, מה ניתן לומר לגבי אנרגיית החום שהועברה מהמים החמים אל המים הקרים, בהשוואה לאנרגיה ידי המים החמים?-שהתקבלה על

זהה. מאחר ושאר הנתונים (המסה והחום הסגולי) זהים אנו רואים כי שינוי בטמפרטורה של המים בכל אחת מן הכוסות ידי המים החמים שווה לאנרגיית החום אשר -ניתן להסיק, כי שינוי האנרגיה היה זהה ואנרגיית החום שנמסרה על

.ידי המים הקרים-התקבלה על


האם המים בכל אחת מהכוסות הגיעו לאותה הטמפרטורה? הסבירו את התשובה בעזרת תוצאות הניסוי. .1 כן, המים הקרים והמים החמים הגיעו לאותה הטמפרטורה. ניתן לראות זאת בעמודה האחרונה בטבלה.

לפי תוצאות הניסוי, האם טמפרטורת המים בשתי הכוסות השתנתה במידה שווה? .2 ת זאת מחישוב של שינוי הטמפרטורה.כן, ניתן לראו

האם המים החמים העבירו את אותה הכמות של אנרגיית חום שהמים הקרים קיבלו? הסבירו. .3מאחר והמסה של המים החמים שווה למסה של המים הקרים, והחום הסגולי של תכולת הכוסות זהה, ניתן להסיק,

כי אם הטמפרטורות השתוו, כמות אנרגיית החום זהה.


|93 |

וו את התוצאות שקיבלתם עם תוצאות של קבוצות אחרות. האם התוצאות זהות או דומות? כיצד תוכלו להסביר הש .4 מצב זה?

תלמידים ביצעו מספר חזרות של אותו הניסוי ובכל פעם קיבלו תוצאות מעט שונות. הסבירו מדוע? .5 הסבירו מה החשיבות של ריבוי חזרות במהלך ניסוי? .6 וחדים במהלך העבודה? פרטו מהם.א. האם נתקלת בקשיים מי .7

ב. כיצד התמודדתם עם הקשיים שהתעוררו במהלך העבודה? ג. מאיזה חלק בתהליך העבודה הכי נהניתם?


מה יקרה לצורת הגרף אם נכפיל את המסה של החומר הנבדק? .1 האם תוצאות הניסוי היו משתנות אם הייתם מבצעים אותו עם חומר אחר, לדוגמה, כוהל? .2

לא, גם הכוהל החם והכוהל הקר יגיעו לאותה הטמפרטורה לאחר הערבוב. חומר אחר, לדוגמה, כוהל? -האם תוצאות הניסוי היו משתנות אם הייתם מוזגים לכוס אחת מים ולאחרת .3

גיעים לאותה הטמפרטורה.לא, החומרים עדיין היו מהאם הטמפרטורה הסופית של המים לאחר במסה זהה של המים בשתי הכוסות. במהלך הניסוי השתמשתם .4

הערבוב הייתה קרובה יותר לזו של המים החמים או לזו של המים הקרים? מדוע? חום שעוברת תלויה ידי העובדה שכמות ה-הטמפרטורה הסופית הייתה שונה באותה מידה. ניתן להסביר זאת על

במסה של הגופים/החומרים וחום סגולי. מאחר ששני נתונים אלה זהים, השינוי בטמפרטורה זהה גם הוא.במידה והייתם לוקחים מים קרים במסה כפולה מהמסה שבניסוי, האם עדיין השינוי בטמפרטורות היה זהה? .5

הסבירו את תשובתכם. חום המועברת שווה לשני הגופים. כמות החום תלויה גם בחום סגולי ומסה. לא. לפי הנוסחה ניתן לראות כי כמות ה

שונה. לכן שינוי הטמפרטורה של המים במסה –מאחר ומדובר בשתי כוסות עם מים, החום סגולי זהה, אבל המסה .2הכפולה יהיה קטן פי

קרים או של המים החמים. האם הטמפרטורה הסופית לאחר הערבוב הייתה קרובה יותר לטמפרטורה של המים ה .6 הטמפרטורה הסופית של התערובת הייתה קרובה יותר לטמפרטורת המים הקרים.

, כך שמסות שני הנוזלים שוות, האם עדיין השינוי הבמידה והייתם לוקחים מים קרים בכוס אחת וכוהל בכוס השניי .7לפי הנוסחה ידי הנוסחה תוך שימוש במושג של חום סגולי. -הסבירו את התשובה על לא .בטמפרטורות היה זהה?

ניתן לראות כי כמות החום המועברת שווה לשני הגופים. כמות החום תלויה גם בחום סגולי ומסה. מאחר ומדובר ול יותר ייגרם זהה. מכאן, שינוי טמפרטורה גד –בשתי כוסות עם חומרים שונים, החום הסגולי שונה, אבל המסה

לחומר בעל החום הסגולי הקטן יותר.


|94 |


כתבו במילים שלכם מהו עיקרון השתוות הטמפרטורות. .1עיקרון השתוות הטמפרטורות אומר: כל זמן ששני גופים בעלי טמפרטורות שונות נמצאים במגע, חום יעבור מהגוף

מוכה, עד לנקודת הזמן שבה שני הגופים יהיו בעלי אותה בעל הטמפרטורה הגבוהה לגוף בעל הטמפרטורה הנ הטמפרטורה.

התבוננו בטבלה המציגה ערכים של חום סגולי של מספר חומרים, וענו על השאלות הבאות:

א. כשאדם חולה וטמפרטורת גופו עולה, נהוג להצמיד למצחו מטלית לחה על מנת לגרום לירידה בטמפרטורת הגוף. .2 הרטיב את המטלית ולא להשתמש במטלית יבשה? הסבירו מדוע יש ל

כאשר מצמידים מטלית לחה, הטמפרטורה שלה קטנה יותר מטמפרטורת הגוף, ולכן במגע עם מצחו של האדם כלומר, הטמפרטורה של המצח יורדת. (על מנת להמשיך תהליך זה ממליצים –מתרחשת השתוות הטמפרטורות

להקטין את הטמפרטורה של המטלית.)להרטיב את המטלית כל פעם מחדש, כדי ב. התבוננו בנתונים בטבלה והסבירו מדוע שימוש באלכוהול במקום במים למטרה זו עדיף?

ניתן לראות מהטבלה, כי החום הסגולי של כוהל קטן יותר מזה של המים, לכן שינוי בטמפרטורה שייגרם לאלכוהול הטמפרטורות תתרחש מהר יותר.ולמצח דורש כמות חום קטנה יותר, והשתוות

חום)? -קרון הפעולה של טרמומטר (מדימהו ע .3

חום) לגוף הנמדד, מתרחשת השתוות הטמפרטורות של הגוף ושל המכשיר. לפי כיול -כשמצמידים טרמומטר (מד המכשיר ניתן לראות את גודל הטמפרטורה המשותפת שלהם.


|95 |


.Yמידה של כל אחד מהצירים -. מתקבל עם התאמה בין הקנה1גרף

בבירור, כי: ניתן לראות

שניות הטמפ' בשתי הכוסות התייצבה. 37שניות עד 30 -בערך מ .4 שניות ערבבו את המים משתי הכוסות בכוס אחת. 37 -ב .5 למים החמים. –הגרף התחתון מתאים למים הקרים ואילו הגרף העליון .6 שניות לערך הטמפרטורות השתוו. 80 -החל מ .7

רהטו

פרטמ

(0 C)

זמן (שניות)

ה ור

רטמפ

ט (0 C)


|96 |

.Yמידה של כל אחד מצירי -. מתקבל ללא התאמה בין הקנה2גרף

זמן (שניות)

ה ור

רטמפ

ט (0 C)

רהטו

פרטמ

(0 C)

ALBERT EINSTEIN and EINSTEIN are either trademarks or registered trademarks of The Hebrew University of Jerusalem. Represented exclusively by GreenLight. Official licensed merchandise. Website: einstein.biz © 2014 Fourier Systems Ltd. All rights reserved. Fourier Systems Ltd. logos and all other Fourier product or service names are registered trademarks or trademarks of Fourier Systems. All other registered trademarks or trademarks belong to their respective companies. einstein™World LabMate, einstein™Activity Maker, MultiLab, MiLAB and Terra Nova, are registered trademarks or trademarks of Fourier Systems LTD. First Edition, February 2014. Part Number: BK272

www.einsteinworld.com

ישראלרח‘ המלאכה 16

ת.ד 11681ראש העין 48091

טל': 972-3-901-4849+פקס:972-3-901-4999+

[email protected]

USA8940 W. 192nd St.Unit IMokenaIL 60448Tel: (877) 266-4066

www.FourierEdu.com

לקט מעבדות ממוחשבות להוראת מדע וטכנולוגיה

Documents