RbkZknUiSGKdp

Zdjęcie przedstawia chłopca wykonującego eksperyment chemiczny. Na dłoniach ma rękawiczki a na głowie okulary ochronne. W prawej ręce trzyma pojemnik z czerwoną cieczą, nad którym unosi się zielony dym. W lewej ręce trzyma podstawkę na probówki, z zakraplaczami i probówkami, w których są kolorowe płyny. Za nim znajduje się ściana z zapisanymi wzorami chemicznymi.

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.

• Nos to narząd węchu umożliwiający rozpoznawanie zapachów.

• Skóra zawiera narządy dotyku i odczuwania temperatury otoczenia.

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.

Narządy zmysłów człowieka

RHAQsAdQmmLYn1

Fotografia przedstawia zbliżenie ludzkiego oka. Dzięki oczom możemy ocenić, w jakiej odległości znajduje się to, co widzimy.

RGiohq0eJzw2I1

Fotografia przedstawia zbliżenie ludzkiego ucha. Dzięki umiejscowieniu uszu po przeciwnych stronach głowy możemy ocenić, z którego kierunku dociera do nas dźwięk.

R1EROH1aTqRQr1

Fotografia przedstawia zbliżenie ludzkiego nosa. Dzięki temu narządowi zmysłu człowiek potrafi odróżnić nawet do 10 000 zapachów.

RWj8r7vYjsdR21

Fotografia przedstawia zbliżenie ludzkiego języka. Dzięki temu narządowi zmysłu człowiek potrafi rozróżnić pięć smaków: słony, słodki, kwaśny, gorzki i umami, zwany również mięsnym.

Rxp3rL7qQDSxR1

Fotografia przedstawia zbliżenie ludzkiej dłoni. Całe ciało człowiek okryte jest skórą będącą narządem dotyku. Pozwala ona, między innymi, na odbieranie wrażenia ciepła, zimna i bólu.

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 pierwiastki chemiczne. Należą do nich np.: siarka, żelazo, złoto, srebro, miedź, wodór, tlen, węgiel.
Substancjami złożonymi są związki pierwiastków chemicznych (związki chemiczne). Są to na przykład woda, cukier, sól, dwutlenek węgla, kwas cytrynowy.

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.

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).

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

R6SJuOVOA3HRs1

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

RouMkMKLtpNkR1

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

RNRkS0Jy7QxNG1

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

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.

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 i rozrywaniu zimą;

• przy budowie mostu jedna część jest zamontowana do jezdni na stałe, a druga leży na walcach, co zapobiega odkształceniom;

• 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?

RkQV7f614I3wW1

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

R1SUxQQCcRxVn1

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

RHqcXXEmWWiCI1

Fotografia przedstawia przerwy dylatacyjne w szynach kolejowych latem i zimą.

R1ZqsWgYY1M1i1

Fotografia przedstawia przerwy dylatacyjne w moście latem i zimą.

R1H0c00gvLTfO1

Fotografia przedstawia blok budowany z płyty żelbetonowej.

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.

RbDjc1NrYpCj81

Na ilustracji zaprezentowano dwie szklane zlewki. Jedna jest wypełniona wodą, a druga roztworem wodnym w kolorze zielonym. W kółkach obok zlewek zaprezentowano modele drobinowe cząsteczek każdej z tych substancji.

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.

9. Gęstość

Masa to ilość substancji, z jakiej jest wykonane ciało. Podstawową jednostką masy jest kilogram (kg). Jeden kilogram to tysiąc gramów (1000 g), zaś tysiąc kilogramów to tona.

Objętość to przestrzeń, jaką ciało zajmuje. Jednostka objętości to metr sześcienny ($m^3$), często używa się też litrów. Tysiąc litrów to metr sześcienny, zaś litr to tysiąc centymetrów sześciennych (${\mathrm{cm}}^3$).

Gęstość substancji informuje nas, jaką masę ma jednostka objętości tej substnacji, np. 1 ${\mathrm{m}}^3$. Obliczamy ją, dzieląc masę ciała przez jego objętość. Różne ciała o tej samej objętości mają różne masy, ponieważ ich gęstość jest inna. Różne substancje o tej samej masie, lecz innej gęstości zajmują inną objętość.

Materiały, których używamy do wyrobu różnych przedmiotów, różnią się gęstością

R1AosrlpXemXp1

Ilustracja przedstawia trzy wagi elektroniczne. Na każdej z nich znajduje się po 1 kilogramie substancji o różnej gęstości. Na pierwszej wadze są gwoździe, na drugiej plastikowe klocki, a na trzeciej pierze.

R1DWbZWq2ya211

Ilustracja przedstawia trzy wagi elektroniczne. Na każdej z nich znajduje się klocek o takiej samej wielkości, ale wykonany z innej substancji. Na pierwszej wadze jest klocek ołowiany, który waży 11 kg, na drugiej drewniany ważący 7 kg, a na trzeciej plastikowy o wadze 9 kg.

RxHZrZuF6Ka3o1

Na ilustracji widać statuetkę jelenia. Statuetka została postawiona na kartkach papieru.

Rkl3I2YF1WAQu1

Na ilustracji są dwie skrzynie. Pierwsza wykonana jest z drewna, a druga z plastiku.

10. Przemieszczamy przedmioty

Podczas przesuwania jednego ciała stykającego się z innym należy pokonać opór ruchu, czyli tarcie. Opór ten zależy między innymi od tego, w jakim ośrodku (powietrzu lub wodzie) przemieszcza się dana substancja.
Sposoby zmniejszenia oporu ruchu:

• smary, oleje, np. w maszynach;

• gładka powierzchnia stykających się ciał, np. powierzchnia nart, łuski i śluz u ryb, śliski ubiór pływaka;

• opływowy kształt np. ryb, ssaków wodnych, ptaków, statków, samolotów.

Sposoby zwiększenia oporu ruchu:

• duża powierzchnia, np. w spadochronie, motolotni;

• chropowata powierzchnia, np. żłobienia w oponach i w podeszwach butów.

11. Urządzenia elektryczne

Urządzenia elektryczne pracują, gdy są podłączone do źródła prądu i stanowią część obwodu elektrycznego. Obwód elektryczny składa się ze źródła napięcia, przewodów i urządzenia elektrycznego. Może być też wyposażony w wyłącznik. W obwodzie elektrycznym prąd płynie wyłącznie wtedy, gdy obwód jest zamknięty.
Źródłem napięcia są gniazdka elektryczne, baterie i akumulatory.
Substancje w różnym stopniu przewodzą prąd elektryczny. Przewodniki prądu to substancje, które dobrze przewodzą prąd. Są to na przykład miedź, złoto, srebro, żelazo, stal, aluminium i roztwory wodne. Substancje źle przewodzące prąd to izolatory. Należy do nich większość niemetali: papier, plastik, szkło, drewno, guma, beton, powietrze i wiele innych.

Rc12H7oYYvZlr1

Na ilustracji przedstawiono schemat elektryczny. Dzięki użyciu uniwersalnych symboli może zostać odczytany przez fachowców na całym świecie.

12. Jak skutecznie ogrzać się zimą?

Przewodniki cieplne to substancje, które dobrze przewodzą ciepło. Są to m.in. wszystkie metale. Przewodniki ciepła stosuje się na przykład w metalowych garnkach, kaloryferach i żelazkach.

Izolatory cieplne to substancje, które źle przewodzą ciepło. Są to na przykład papier, drewno, plastik, szkło, guma, powietrze i styropian. Izolatory cieplne stosuje się na przykład podczas ocieplania budynków styropianem, owijania rur doprowadzających ciepłą wodę lub w uchwytach naczyń.
Ciepło może być przekazywane między substancjami. Zawsze przepływa od obiektu cieplejszego do chłodniejszego do momentu wyrównania się temperatur.

Zadania

Test