درسنامه آموزشی علوم تجربی کلاس ششم با پاسخ درس 3: کارخانهی کاغذ سازی
-
علوم تجربی
- درس 1: زنگ علوم
- درس 2: سرگذشت دفتر من
- درس 3: کارخانهی کاغذ سازی
- درس 4: سفر به اعماق زمین
- درس 5: زمین پویا
- درس 6: ورزش و نیرو (1)
- درس 7: ورزش و نیرو (2)
- درس 8: طراحی کنیم و بسازیم
- درس 9: سفر انرژی
- درس 10: خیلی کوچک، خیلی بزرگ
- درس 11: شگفتیهای برگ
- درس 12: جنگل برای کیست؟
- درس 13: سالم بمانیم
- درس 14: از گذشته تا آینده
در درس قبل آموختید که با افزایش جمعیت، مصرف سالانهی کاغذ در سراسر دنیا به شدّت افزایش یافته است؛ به طوری که سالانه باید میلیونها تُن کاغذ تولید شود. به نظر شما تولید این مقدار کاغذ به روشهای سنتّی و دستی امکانپذیر است؟ خیر، با توجه به افزایش جمعیت مصرف سالانه کاغذ در سراسر جهان افزایش یافته و همچنین روش سنتی به نیروی انسانی و وقت زیادی نیاز دارد، بنابراین کاغذ را جز به روشهای صنعتی نمیتوان تهیه کرد.
شکلهای زیر، بخشهایی از یک کارخانهی کاغذسازی را نشان میدهد.
چه نوع مواد و وسایلی در این کارخانه بهکار رفته است؟ جنس وسایل به کار رفته چیست؟ مخزن آهنی برای تولید خمیر کاغذ، غلتک آهنی برای صاف کردن خمیر کاغذ، منبع سوخت، آهن جنس اصلی بیشتر قطعات است.
آهن در کارخانه
فلز آهن یکی از موادّی است که بهطور گسترده در تولید وسایل یک کارخانهی کاغذسازی بهکار میرود؛ به طوری که جنس غلتکهای بزرگِ مخصوصِ خشککردن کاغذ، دستگاه چوب خردکن، سَرند، دیگهای خمیرسازی و... از آهن است.
جمعآوری اطلاعات (صفحه 19 کتاب درسی)
فهرستی از صنایع استان، شهر یا روستای خود تهیه و کاربردهای آهن را در هر مورد بهطور جداگانه مشخّص کنید. اغلب کاربردهای فلز آهن در صنعت فولاد سازی میباشد. محصول آهن در بسیاری از کاربردهای صنعتی مانند: انواع دستگاهها، پلها، ساختمانها، مخازن، اتوبانها، خودرو سازی، ابزار سازی، ساخت سیم، لوله، ورق فولاد، ساخت ریل، دیگ بخار، قطعات ساختمانی، فنر، کارد و چنگال، همچنین تولید آلیاژ چدن به کار میرود. همچنین آهن قراضه و مستعمل مانند بدنه خودروهای فرسوده را میتوان بازیافت کرد و دوباره مورد استفاده قرار داد که بسیار مقرون به صرفه است.
فکر کنید (صفحه 19 کتاب درسی)
چرا برای خشک کردن خمیر کاغذ و تبدیل آن به ورقههای نازک کاغذ از غلتکهای بزرگ آهنی استفاده میکنند؟ دو دلیل بیاورید.
1- خارج کردن آب کاغذ
2- ایجاد استحکام در ورقه
3- کاهش حجم و نازک کردن کاغذ
4- مقاوم نمودن کاغذ
سبک یا سنگین، سخت یا نرم؟
در سالهای گذشته با برخی از ویژگیهای آهن آشنا شدید.


حال با انجام دادن آزمایشهای زیر با ویژگیهای جدیدی از آهن آشنا میشوید.
آزمایش کنید (صفحه 20 کتاب درسی)
1- یک لیوان بردارید و تا نصف آن آب بریزید؛ سپس در حدود نصف استکان روغن مایع به آن اضافه کنید. حال یک قطعه چوب پنبه و یک قطعه آهن داخل لیوان بیندازید. چه چیزی مشاهده میکنید؟ نتیجهی مشاهدهی خود را بنویسید.
قطعه آهن به دلیل زیاد بودن نسبت وزن به حجم (چگالی) به زیر مخلوط میرود اما قطعه چوب به دلیل پایین بودن چگالیش بر روی مخلوط شناور میماند.
2- چند قطعهی چوبی، پلاستیکی و فلزّی با شکل و اندازهی یکسان بردارید. حال قطعههای چوبی را روی یک کفّهی ترازو و قطعههای فلزّی را روی کفّهی دیگر قرار دهید. چه چیزی مشاهده میکنید؟ این عمل را برای قطعههای پلاستیکی نیز انجام دهید و نتیجهی مشاهدهی خود را بنویسید.
کفهای که قطعه آهنی در آن موجود است، پایینتر از کفهی دیگر که حاوی قطعهی چوب است قرار میگیرد، یعنی در این آزمایش جرم آهن نسبت به جرم چوب بیشتر است. در مورد پلاستیک نیز مانند قطعه چوب، کفهای که حاوی آهن است پایینتر قرار میگیرد. در نتیجه جرم آهن نسبت به چوب و پلاستیک بیشتر است.
3- مانند شکل، سه قاشق و میلهی چوبی، پلاستیکی و آهنی هم شکل بردارید.
الف) با یک جسم سنگین مثل چکش بر سر هر سه میله ضربههای یکسانی وارد کنید. چه چیزی مشاهده میکنید؟ قطعات چوب و پلاستیک خرد شده و میشکنند ولی قطعه آهن در برابر این ضربه مقاومت نشان میدهد و نمیشکند. آهن فلز است که در برابر ضربه مقاومت بالایی از خود نشان میدهد.
ب) ابتدا نوک قاشق آهنی را محکم روی قاشق چوبی و پلاستیکی بکشید؛ سپس قاشق چوبی را بردارید و محکم روی قاشق آهنی و پلاستیکی بکشید.
چه چیزی مشاهده میکنید؟ مشاهده میکنیم که قاشق چوبی و پلاستیکی داری مقاومت سایشی کمی بوده و ساییده میشوند و روی آنها خراش ایجاد میشود، ولی قاشق آهنی به علت مقاومت سایشی خوب، از خود، ساییدگی نشان نمیدهد.
فلزها
طلا، مس، آلومینیم و سرب انواع دیگری از فلزها هستند. این فلزّات نیز مانند آهن، جامد، و رسانای جریان برق و گرما هستند. شکلهای زیر برخی دیگر از ویژگیهای این فلزّات را نشان میدهد.
با توجّه به شکلها و آزمایشهایی که انجام دادید، ویژگیهای عمومی فلزها را بنویسید (یکی از ویژگیها در زیر نوشته شده است)
1- فلزها رسانای خوبی برای جریان برق هستند.
2- غیر از جیوه تمام فلزات در دمای اتاق جامد هستند.
3- تمام فلزها جلا پذیرند.
4- فلزها به طور معمولی نقرهای یا قهوهای هستند.
5- فلزها رسانای خوبی برای گرما هستند.
6- برخی فلزها جذب آهنربا میشوند.
7- برخی فلزها در هوای با اکسیژن ترکیب شده و اکسیدها را به وجود میآورند.
8- فلزها با موادی به نام اسید واکنش داده و گاز هیدروژن آزاد میکنند.
9- بسیاری از فلزات بسیار سخت و محکم هستند.
10- چکش خوارند یعنی به راحتی زیر ضربه چکش نمیشکنند و فقط به شکلهای مختلف در میآیند مانند میله، ورقه و ...
جمعآوری اطلاعات (صفحه 22 کتاب درسی)
با کمک بزرگترها و با استفاده از اینترنت و منابع دیگر دربارهی «آهن زنگ نزن» اطلاعاتی را جمعآوری کنید و بهصورت روزنامهی دیواری به کلاس گزارش دهید.
اگر روکشی از عنصر «کروم» یا عنصر«روی» یا «منگنز» به روی فلز آهن کشیده شود، آهن زنگ نزن تولید میشود. به آهن زنگ نزن «آهن گالوانیزه» یا «آهن سفید» هم میگویند که در آن فلز آهن توسط کروم یا روی و یا منگنز در برابر زنگ زدن و خوردگی محافظت میشود و از آن در بامهای شیروانی یا دکلها و... بهره میگیرند. در حقیقت این فلزات به اکسیژن اجازه نمیدهند تا با فلز آهن ترکیب شده و اکسیدآهن یا زنگ آهن را که زیانهای اقتصادی زیادی دارد تولید کند. تعویض سالانهی آهن آلات زنگ زده در جهان مقادیر زیادی هزینه را به خود اختصاص میدهد.
فکر کنید (صفحه 22 کتاب درسی)
برای ساختن هر یک از وسایل زیر از کدام یک از فلزهای آهن، مس، آلومینیم و طلا استفاده میکنند؟ به چه دلیل؟
علت | نوع فلز استفاده شده | وسیله |
---|---|---|
استحکام و مقاومت بالا، مقرون به صرفه بودن | آهن | بدنه خودرو |
ارزش بالای اقتصادی، زیبایی، نرم و انعطاف پذیر | طلا | زیور آلات و انگشتر |
انعطاف پذیری، مقاومت در برابر رطوبت و سایر عوامل فاسد کننده دارو | آلومینیوم | ورقههای نازک پوشش دارو |
رسانایی بالا، صرفه اقتصادی | مس | رشتههای سیم برق |
استحکام و مقاومت بالا، صرفه اقتصادی | آهن | فرغون |
سبک و مقاوم | آلومینیوم | بدنه دوچرخه |
اسیدها
در تولید خمیر کاغذ، علاوه بر آب اکسیژنه، اسید نیز وجود دارد. اسیدها موادّی هستند که در زندگی روزانهی ما و صنایع مختلف کاربرد دارند؛ بهطوری که میتوان آنها را به دو دستهی خوراکی و صنعتی دستهبندی کرد. اسیدهای صنعتی مانند جوهرنمک سمّی، غیرقابل لمس کردن و خوردن هستند. اسیدهای خوراکی را با مزهی ترش آنها میشناسند.
آزمایش کنید (صفحه 23 کتاب درسی)
چند عدد میوه مانند لیموترش، پرتقال و کیوی، سرکهی ترشی و مقداری محلول رقیق جوهر نمک و کاغذ پی اچ آماده کنید. تکّهای از کاغذ پی اچ را به هر یک از مواد آغشته کنید. مشاهدات خود را بنویسید (کاغذ پی اچ وسیلهی شناسایی اسیدها است).
اسیدها، رنگ کاغذ پی اچ (تورنسل) را قرمز میکنند، هر چه تغییر رنگ کاغذ پی اچ به رنگ قرمز نزدیکتر باشد اسید قویتر است، با انجام آزمایش موارد زیر را مشاهده میکنیم:
تغییر رنگ کاغذ پی اچ | نوع ماده |
---|---|
نارنجی کمرنگ | پرتقال و کیوی |
نارنجی | سرکه ترشی |
قرمز کمرنگ | لیمو ترش |
قرمز پر رنگ | جوهر نمک |
جمعآوری اطلاعات (صفحه 23 کتاب درسی)
1- در زندگی روزانه از جوهرنمک در چه کارهایی استفاده میکنیم؟ اغلب برای نظافت حمام و دستشویی از این محلول استفاده میشود. همچنین برخی لکههای رنگی را نیز میتوان با جوهر نمک از بین برد.
2- هنگام استفاده از جوهرنمک در خانه چه نکاتی را باید رعایت کرد؟
میدانیم از جوهرنمک برای گرفتن جرم کاشیها و نیز از بین بردن برخی لکهها استفاده میشود، بنابراین:
1- در فضای باز استفاده کنیم.
2- هنگام استفاده از جوهر نمک از دستکش و ماسک استفاده کنیم.
3- دور از دسترس کودکان نگهداری شود.
4- از تماس جوهر نمک با پوست اجتناب کنیم.
5- از تنفس گازهای متصاعد شده دوری کنیم.
6- آن را با مایع سفید کننده مخلوط نکنیم.
آزمایش کنید (صفحه 23 کتاب درسی)
1- سه لیوان بردارید و آنها را شمارهگذاری کنید. داخل هر کدام یک تکهّی خرد شده از سنگ مرمر بیندازید؛ سپس به لیوان اوّلی 10 میلیلیتر آب، به دومی 10 میلی لیتر سرکه و به سومی 10 میلی لیتر جوهرنمک اضافه کنید. پس از نیم ساعت مشاهدات خود را یادداشت کنید.
مشاهده میشود که در اثر واکنش میان جوهر نمک که یک اسید قوی است سنگ مرمر که یک سنگ کلسیمدار است، حبابهای گاز کربن دی اکسید تولید شده و سنگ کم کم در اسید حل میشود. آب هیچ تأثیری بر سنگ مرمر ندارد و برای اثر گذاری سرکه (اسید ضعیف) بر روی سنگ مرمر به زمان بیشتری نیاز داریم و فقط خروجی حبابها را میبینیم که نشان میدهد واکنش بین سنگ مرمر و سرکه در حال انجام است.
2- یک گیاه (مانند گل رز و...) را به کلاس بیاورید و به کمک پَنس و پنبه یکی از برگهای آن را به جوهر نمک آغشته کنید. پس از نیم ساعت مشاهدات خود را یادداشت کنید.
با گذشت زمان رنگ سبز برگ کم رنگتر شده و به مرور رنگ سبز آن به طور کلی از بین میرود و با ادامه این وضعیت بافت برگ به کلی از بین میرود.
فکر کنید (صفحه 24 کتاب درسی)
چرا ورود فاضلاب کارخانه به رودخانهها، مزارع و... به آنها آسیب میرساند؟
ورود فاضلاب کارخانهها به محیط زیست سبب آلودگی خاک، آب و هوا و مرگ جانداران مفید میگردد، زیرا میزان (پی اچ) و قدرت اسیدی آب تغییر یافته و آب به شدت اسیدی میشود. علاوه بر این برخی از سموم با ورود به زنجیره غذایی سبب آسیب رساندن و مرگ جانداران میشوند.
گفتوگو (صفحه 24 کتاب درسی)
در شکلهای زیر میزان برق مصرفی برای تهیهی کاغذ از مادّهی اوّلیه (تنهی درخت) و بازیافت کاغذهای باطله نشان داده شده است. این روشها را از جنبههای زیر باهم مقایسه کنید:
الف) مقدار مصرف برق
ب) آلودگی هوا
پ) قیمت تمام شده
ت) مقدار مصرف آب
با مشاهدهی شکل متوجه میشویم که عمل بازیافت کاغذ نسبت به روش تهیهی کاغذ از تنه درخت، موجب کاهش قابل توجه مصرف انرژی الکتریکی و مصرف برق و نیز کاهش مقدار مصرف آب میشود. در نتیجه قیمت تمام شده محصول، در روش بازیافت کمتر خواهد بود. از طرفی عمل بازیافت کاغذ، آلودگیهای زیست محیطی کمتری را موجب میشود، زیرا قطع درختان باعث نابودی جنگلها شده و آلودگی هوا را افزایش میدهد.
جمعآوری اطلاعات (صفحه 24 کتاب درسی)
دربارهی یک کارخانه در محلّ زندگی خود اطّلاعاتی جمعآوری و بهصورت روزنامه دیواری به کلاس گزارش کنید.
کارخانه تولید بستنی:
تولید بستنی در یک کارخانه، با فنآوری بالا انجام میگیرد. خط تولید بستنی به صورت زیر است:
1- وزن کردن مواد و مخلوط کردن مواد: ابتدا مواد خشک و مایع را وزن و حجم سنجی میکنند. این مواد در داخل یک مخزن حرارت داده شده و مخلوط میشوند و حالت یکسان پیدا میکنند. این کار به صورت خودکار صورت میگیرد.
2- پاستوریزه و هموژنیزه کردن: سپس مخلوط را پاستوریزه میکنند، یعنی ابتدا حرارت زیادی به مخلوط میدهند، آنگاه آن را به سرعت سرد میکنند تا میکروبهای آن کشته شوند.
3- عمل رسانیدن: مخلوط پاستوریزه شده برای عمل آوری و رسیدن، به مدت 4 ساعت در دمای 2 الی 5 درجه سانتیگراد همراه با هم زن ملایم نگهداری میشود.
4- انجماد: مخلوط پس از رسیدن در دمای 3- تا 6- درجه سانتیگراد، سرد و منجمد میشود.
5- افزودن مواد: مواد مختلفی به همراه برش میوه، اجزای خشک مانند مغز و تکههای میوه و شکلات به بستنی اضافه میشود.
6- بستهبندی و قالب گیری: بستنی در ظروف لیوانی، قیفی یا ظروف لیتری جاگذاری میشود.
7- سفت کردن و سردخانه گذاری: بستنی را برای اینکه کاملا سفت گردد در تونل مخصوصی با درجهی 20- سانتیگراد عبور میدهند و کاملا سفت میکنند، سپس آن را به سردخانه منتقل میکنند و آن را روی طبقهها یا قفسههایی در دمای 25- درجه سانتیگراد نگهداری میکنند.
8- پوشش دادن و بستهبندی: لیوانها و ظروف را پس از پوشش دادن درون کارتون بستهبندی میکنند و به بازار مصرف ارسال میکنند.