RNLlxpR5csYhq

Fotografia przedstawia mikroskop.

1. Praca przyrodnika

Narządy zmysłów człowieka służą do odbierania bodźców ze środowiska.

• Oko to narząd wzroku umożliwiający odróżnianie barw, kształtów, rejestrowanie ruchu, ocenę odległości.

• Ucho to narząd słuchu umożliwiający odbiór dźwięków.

• Język to narząd smaku pozwalający odróżnić w pokarmie smaki: słodki, słony, kwaśny, gorzki, mięsny (umami).

• Nos to narząd węchu umożliwiający rozpoznawanie zapachów.

• Skóra zawiera receptory dotyku, bólu, ucisku i temperatury.

Obserwacja to zbieranie informacji o otoczeniu. Badacz stara się w żaden sposób nie wpływać na wynik obserwacji.

Doświadczenie to wywołanie jakiegoś zjawiska w sztucznych warunkach i obserwowanie go.
Przyrządy służące do obserwacji to lupa, lornetka, luneta i mikroskop. Posiadają one soczewki, które umożliwiają obserwację obiektów w powiększeniu lub przybliżeniu.

Najprostszym narzędziem wspomagającym obserwację jest lupa. Powiększa obraz w niewielkim stopniu, ale wystarczająco, by przyjrzeć się szczegółowej budowie kwiatów, brzegom liści, budowie mrówek, czy wzorom na skrzydłach motyli. By obejrzeć ptasie gniazdo znajdujące się wysoko w koronie drzewa, lecące ptaki lub stado saren musimy użyć lunety lub lornetki. Jeśli zaś chcemy zobaczyć komórki liścia, organizmy w kropli wody czy składniki krwi posłużymy się mikroskopem.

Więcej informacji na temat pracy przyrodnika znajdziesz w materiale „Zasady pracy przyrodnikaP34xKo0JoZasady pracy przyrodnikaZasady pracy przyrodnika”.

2. Atomy i substancje

Wszystkie substancje są zbudowane z drobin: atomów i cząsteczek. Drobiny są niewidoczne gołym okiem ani pod zwykłym mikroskopem. Znamy niewiele ponad 100 rodzajów atomów (pierwiastków), ale mogą one łączyć się ze sobą. W ten sposób powstają tysiące różnych substancji. Połączone ze sobą atomy tworzą cząsteczki.
Substancje mogą być zbudowane:

• z atomów jednego rodzaju (pierwiastka) – są to substancje proste;

• z cząsteczek złożonych z atomów różnych rodzajów (pierwiastków) – są to substancje złożone, czyli związki chemiczne.

Substancjami prostymi są np.: żelazo, złoto, srebro, węgiel.
Substancjami złożonymi są np.: woda, cukier, sól.

3. Gazy, ciecze i ciała stałe

Substancje występują w trzech stanach skupienia. Są to:

• stan stały, np. węgiel, sól, cukier, lód;

• stan ciekły, np. woda, mleko, olej, ocet, benzyna,

• stan gazowy, np. powietrze, gaz ziemny, para wodna.

W stanie stałym substancja zachowuje swój własny kształt. Trudno zmienić jej objętość, dlatego mówimy, że jest mało ściśliwa. W stanie ciekłym substancja przybiera kształt pojemnika, w którym się znajduje, ale nadal trudno zmienić jej objętość. W stanie gazowym substancja zawsze wypełnia cały pojemnik, w którym się znajduje, i jest ściśliwa. Oznacza to, że nie ma określonego kształtu i objętości.

Ta sama substancja w zależności od warunków otoczenia może występować w trzech stanach skupienia. Na przykład woda w zależności od temperatury jest ciałem stałym (lód), cieczą lub gazem (para wodna).

R1PLZ8sXJ0iBQ

Animacja obrazuje ułożenie drobin w różnych stanach skupienia. W ciele stałym cząsteczki znajdują się bardzo blisko siebie i nie przesuwają się, a ich ruch polega tylko na drganiu. W cieczy drobiny mogą się przemieszczać, a w gazach drobiny znajdują się daleko od siebie i zupełnie swobodnie przemieszczają się.

Animacja obrazuje ułożenie drobin w różnych stanach skupienia. W ciele stałym cząsteczki znajdują się bardzo blisko siebie i nie przesuwają się, a ich ruch polega tylko na drganiu. W cieczy drobiny mogą się przemieszczać, a w gazach drobiny znajdują się daleko od siebie i zupełnie swobodnie przemieszczają się.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1PLZ8sXJ0iBQ

Animacja obrazuje ułożenie drobin w różnych stanach skupienia. W ciele stałym cząsteczki znajdują się bardzo blisko siebie i nie przesuwają się, a ich ruch polega tylko na drganiu. W cieczy drobiny mogą się przemieszczać, a w gazach drobiny znajdują się daleko od siebie i zupełnie swobodnie przemieszczają się.

4. Właściwości substancji

Każda substancja stała może w niewielkim stopniu zmieniać kształt. Wykorzystujemy to podczas wytwarzania różnych przedmiotów. Substancje w stanie stałym mogą być:

• kruche – pod wpływem działania siły, choćby próby zgięcia, substancja kruszy się (np. kreda, kamień, węgiel);

• sprężyste – po ustaniu działania siły substancja powraca do pierwotnego kształtu (np. sprężynka w długopisie, trzepaczka do ubijania piany, trampolina);

• plastyczne – pod wpływem działania siły substancja zmienia swój kształt (np. plastelina, modelina, ciasto, glina).

Ta sama substancja może w różnych warunkach zmieniać swoje właściwości. Na przykład dzięki plastyczności ciasta można formować z niego rogaliki, które po upieczeniu stają się kruche.

Właściwości substancji kruchych, plastycznych i sprężystych

RTyc1znx7M7vc

Na fotografii przedstawiono dłonie człowieka, który trzyma dwa kawałki kredy nad talerzykiem. Kreda to przykład substancji kruchej, która łatwo się łamie.

RdmwXndBAiJxi

Na fotografii uchwycono zbliżenie na dłonie człowieka, który formuje naczynie z gliny. Glina jest przykładem substancji plastycznej.

R1MJOsxbP3r5l

Na fotografii zaprezentowano zbliżenie ręki człowieka ściskającej gąbkę kąpielową. Gąbka pod naciskiem palców zmienia swój kształt i jest przykładem substancji sprężystej.

Więcej informacji na temat właściwości substancji znajdziesz w materiale „Kruche, plastyczne, sprężyste...Pkt7gVJvcKruche, plastyczne, sprężyste...Kruche, plastyczne, sprężyste...”.

5. Drobiny się poruszają

Dyfuzja polega na samorzutnym rozprzestrzenianiu się drobin jednej substancji w drugiej. Zjawisko to najłatwiej przebiega w gazach, ponieważ ich drobiny bardzo szybko się poruszają. Najwolniej zachodzi w ciałach stałych, ponieważ ich drobiny mogą jedynie drgać.

Na szybkość dyfuzji ma wpływ:

• stan skupienia substancji – najszybciej dyfuzja przebiega w gazach, ponieważ drobiny gazów bardzo szybko się poruszają; najwolniej w ciałach stałych, ponieważ drobiny ciał stałych mogą jedynie drgać;

• temperatura substancji – im jest wyższa, tym ruch drobin jest większy i dyfuzja zachodzi szybciej.

Przykłady dyfuzji:

• w życiu codziennym - mieszanie się soku z wodą, parzenie herbaty;

• w przyrodzie - rozchodzenie się zapachu kwiatów, przenikanie tlenu do płuc.

RFU7af3uI0THX

Animacja ukazuje mieszanie się dwóch cieczy. Do naczynia z wodą wlana zostaje niebieskawa ciecz. Następuje przemieszane jej z wodą. W tym momencie film zmienia się w animację, która ukazuje w przybliżeniu cząsteczki wody i substancji rozpuszczonej za pomocą lupy. Widać, że cząsteczki te występują naprzemiennie w zmieszanych cieczach.

Animacja ukazuje mieszanie się dwóch cieczy. Do naczynia z wodą wlana zostaje niebieskawa ciecz. Następuje przemieszane jej z wodą. W tym momencie film zmienia się w animację, która ukazuje w przybliżeniu cząsteczki wody i substancji rozpuszczonej za pomocą lupy. Widać, że cząsteczki te występują naprzemiennie w zmieszanych cieczach.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RFU7af3uI0THX

Animacja ukazuje mieszanie się dwóch cieczy. Do naczynia z wodą wlana zostaje niebieskawa ciecz. Następuje przemieszane jej z wodą. W tym momencie film zmienia się w animację, która ukazuje w przybliżeniu cząsteczki wody i substancji rozpuszczonej za pomocą lupy. Widać, że cząsteczki te występują naprzemiennie w zmieszanych cieczach.

6. Rozszerzalność cieplna

Pod wpływem zmian temperatury wiele ciał stałych, cieczy i gazów zmienia swoją objętość. Rozszerzają się przy ogrzewaniu, a kurczą przy oziębianiu. Zjawisko to, zwane rozszerzalnością cieplną (temperaturową), jest wykorzystywane w konstruowaniu różnych urządzeń:

• w termometrach cieczowych poziom cieczy podnosi się przy wzroście temperatury;

• podgrzewany gaz w balonie powietrznym unosi go do góry;

• szczeliny między szynami zapobiegają wyginaniu się szyn podczas upałów; zimą szczeliny te są szersze, gdyż metal zmniejsza swoją objętość, natomiast latem szyny przylegają do siebie

• na moście pozostawia się szczeliny, które latem chronią most przed pękaniem;

• linie wysokiego napięcia zawiesza się luźno między słupami, co zapobiega ich zerwaniu zimą, kiedy pod wpływem niskiej temperatury liny się „kurczą”.

Jak inżynierowie radzą sobie z rozszerzalnością cieplną?

RGUuOCQIty8ru

Ilustracja przedstawia sieć wysokiego napięcia latem - widać, że przewody elektryczne luźno zwisają pomiędzy kolejnymi słupami.

Rstaz0EVWWDD8

Ilustracja przedstawia sieć wysokiego napięcia zimą - widać, że przewody są napięte.

R15zdorylYo6o

Fotografia przedstawia przerwy dylatacyjne w szynach kolejowych latem i zimą.

R15XztPWLEucT

Fotografia przedstawia przerwy dylatacyjne w moście latem i zimą.

7. Mieszaniny

Mieszanina składa się z dwóch lub więcej substancji. Mieszanina jednorodna to taka, której składników nie da się odróżnić gołym okiem ani za pomocą lupy. Do mieszanin jednorodnych zaliczamy na przykład powietrze, sok owocowy, ocet. Mieszanina niejednorodna charakteryzuje się tym, że jej składniki da się odróżnić gołym okiem. Do takich mieszanin należą na przykład sałatka warzywna, piasek z wodą, ziemia ogrodowa.

Do mieszanin jednorodnych zaliczamy roztwory – są to takie mieszaniny, w których jedna substancja rozpuszczona jest w drugiej, zwanej rozpuszczalnikiem.

Szybkość rozpuszczania się substancji rozpuszczanej w rozpuszczalniku zależy od:

• temperatury rozpuszczalnika,

• stopnia rozdrobnienia substancji rozpuszczanej,

• mieszania roztworu podczas rozpuszczania.

Sposoby rozdzielenia składników mieszaniny:

• odparowanie, np. wody z wody morskiej,

• destylacja, np. oddzielenie benzyny z ropy naftowej,

• filtrowanie, np. oddzielenie piasku z wody,

• opadanie, np. oddzielenie listków herbaty z napoju,

• przesiewanie, np. oddzielenie żwirku z piasku.

RkmxM55ZzRnKC

Przykłady mieszanin i metody ich rozdzielania

Przykłady mieszanin i metody ich rozdzielania

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RkmxM55ZzRnKC

Przykłady mieszanin i metody ich rozdzielania

8. Przemiany substancji

Substancje ulegają różnym przemianom, które można podzielić na fizyczne i chemiczne oraz odwracalne i nieodwracalne.

• Przemiany fizyczne to takie, podczas których nie powstają nowe substancje. Należą do nich na przykład otrzymywanie i rozdzielanie mieszanin, zmiany stanu skupienia.

• Przemiany chemiczne to takie, podczas których powstają substancje o nowych właściwościach. Zaliczamy do nich na przykład rdzewienie metali, psucie się jedzenia, palenie się drewna, smażenie mięsa, ścinanie białka.

• Procesy odwracalne to takie, których skutki można odwrócić i uzyskać z powrotem stan wyjściowy. Na przykład woda może przechodzić ze stanu gazowego w ciekły i odwrotnie; parafina pod wpływem wysokiej temperatury topi się, a po obniżeniu temperatury zastyga.

• Procesy nieodwracalne to takie, po których nie da się zrobić niczego, żeby uzyskać pierwotną substancję. Należą do nich na przykład. ścinanie się białka z jajek pod wpływem wysokiej temperatury, palenie się drewna, korozja metali.

R1GZEB7FfvGkB

Demonstrator delikatnie ogrzewa na matelni kawałek masła, widać, że masło się topi. Podobny kawałek masła jest mocno ogrzewany na patelni. Widać zmianę wyglądu masła oraz jego przypalanie. Kolejne ujęcie pokazuje kawałek masła, masło skrzepnięte na patelni oraz masło przypalone. Następnie demonstrator przygotowuje galaretkę i rozlewa ją do trzech jednakowych, ponumerowanych naczyń. Do jednego z nich wsypuje drobno pokrojone świeże kiwi. Galaretkę wstawia do lodówki. Po kilku godzinach demonstrator wyjmuje naczynie z galaretką z lodówki. Następuje obserwacja – dwie porcje czystej galaretki. Jedna porcja zostaje ogrzana w łaźni wodnej. Widać, że galaretka mięknie, zaczyna się robić płynna. Demonstrator ponownie wkłada alaretkę do lodówki i wyjmuje po jakimś czasie; widać, że znowu stężała. Następuje powrót do ujęcia masła stopionego na patelni oraz ujęcia galaretki płynnej i stężałej. Potem ponownie ujęcie przypalonego masła. Na koniec demonstrator wyjmuje galaretkę z kiwi z lodówki. Widać, że galaretka z kiwi jest płynna. Kamera robi zbliżenie na opakowanie galaretki - znajduje się tam tekst, informujący o tym, żeby nie dodawać kiwi do galaretki.

Demonstrator delikatnie ogrzewa na matelni kawałek masła, widać, że masło się topi. Podobny kawałek masła jest mocno ogrzewany na patelni. Widać zmianę wyglądu masła oraz jego przypalanie. Kolejne ujęcie pokazuje kawałek masła, masło skrzepnięte na patelni oraz masło przypalone. Następnie demonstrator przygotowuje galaretkę i rozlewa ją do trzech jednakowych, ponumerowanych naczyń. Do jednego z nich wsypuje drobno pokrojone świeże kiwi. Galaretkę wstawia do lodówki. Po kilku godzinach demonstrator wyjmuje naczynie z galaretką z lodówki. Następuje obserwacja – dwie porcje czystej galaretki. Jedna porcja zostaje ogrzana w łaźni wodnej. Widać, że galaretka mięknie, zaczyna się robić płynna. Demonstrator ponownie wkłada alaretkę do lodówki i wyjmuje po jakimś czasie; widać, że znowu stężała. Następuje powrót do ujęcia masła stopionego na patelni oraz ujęcia galaretki płynnej i stężałej. Potem ponownie ujęcie przypalonego masła. Na koniec demonstrator wyjmuje galaretkę z kiwi z lodówki. Widać, że galaretka z kiwi jest płynna. Kamera robi zbliżenie na opakowanie galaretki - znajduje się tam tekst, informujący o tym, żeby nie dodawać kiwi do galaretki.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1GZEB7FfvGkB

Demonstrator delikatnie ogrzewa na matelni kawałek masła, widać, że masło się topi. Podobny kawałek masła jest mocno ogrzewany na patelni. Widać zmianę wyglądu masła oraz jego przypalanie. Kolejne ujęcie pokazuje kawałek masła, masło skrzepnięte na patelni oraz masło przypalone. Następnie demonstrator przygotowuje galaretkę i rozlewa ją do trzech jednakowych, ponumerowanych naczyń. Do jednego z nich wsypuje drobno pokrojone świeże kiwi. Galaretkę wstawia do lodówki. Po kilku godzinach demonstrator wyjmuje naczynie z galaretką z lodówki. Następuje obserwacja – dwie porcje czystej galaretki. Jedna porcja zostaje ogrzana w łaźni wodnej. Widać, że galaretka mięknie, zaczyna się robić płynna. Demonstrator ponownie wkłada alaretkę do lodówki i wyjmuje po jakimś czasie; widać, że znowu stężała. Następuje powrót do ujęcia masła stopionego na patelni oraz ujęcia galaretki płynnej i stężałej. Potem ponownie ujęcie przypalonego masła. Na koniec demonstrator wyjmuje galaretkę z kiwi z lodówki. Widać, że galaretka z kiwi jest płynna. Kamera robi zbliżenie na opakowanie galaretki - znajduje się tam tekst, informujący o tym, żeby nie dodawać kiwi do galaretki.

Zadania