درسنامه آموزشی علوم تجربی چهارم با پاسخ درس 5: گرما و ماده
سارا پیش مادرش رفت و گفت: «خیلی گرمم شده است». مادر دستش را روی پیشانی سارا گذاشت و گفت: «چقدر گرمی! به نظرم تب داری!» در همین موقع، مادربزرگ سارا دستش را روی پیشانی سارا گذاشت و گفت: «سارا تب ندارد».
به نظر شما آیا سارا واقعاً تب داشت؟
چگونه با اطمینان میتوان گفت که سارا تب دارد یا ندارد؟ برای پاسخ دادن به این پرسش، فعّالیت زیر را انجام دهید.
فعالیت (صفحه 38 کتاب درسی)
وسایل و موادّ لازم: لیوان، ماژیک، آب گرم، آب نیم گرم، آب سرد
1- سه لیوان بردارید و آنها را شمارهگذاری کنید.
2- درون لیوانها به ترتیب شماره تا نیمه آب سرد، آب نیم گرم و آب گرم بریزید.
3- دو انگشت دست راست خود را درون لیوان آب گرم و دو انگشت دست چپتان را درون لیوان آب سرد قرار دهید و تا بیست بشمارید؛ چه احساسی دارید؟ انگشتان دست راست گرم و انگشتان دست چپ سرد هستند.
4- همان انگشتها را درون لیوان آب نیم گرم (لیوان شمارهی 2) قرار دهید؛ چه احساسی دارید؟ یادداشت کنید. انگشتی که داخل آب سرد بود آب نیم گرم را سرد و انگشتی که داخل آب گرم بود آن را گرم حس میکند.
با استفاده از حسّ لامسه نمیتوان به درستی مشخّص کرد که یک جسم سرد است یا گرم. برای این کار از وسیلهای به نام دماسنج استفاده میکنیم. با استفاده از دماسنج میتوان با اطمینان گفت که دمای آب هر لیوان چند درجه است.
در تصویرهای زیر دماسنج های گوناگون را مشاهده میکنید.
با استفاده از دماسنج، با اطمینان میتوان گفت که سارا تب دارد یا نه! برای اندازهگیری دما از درجهی سلسیوس استفاده میکنند.
گرما میتواند موجب افزایش دما شود
برای دم کردن چای، ابتدا کتری را روی اجاق میگذاریم و به آن گرما میدهیم. پیشبینی کنید دمای آب درون کتری چه تغییری میکند؟ برای بررسی درستی پیشبینی خود، فعّالیت زیر را انجام دهید.
فعالیت (صفحه 40 کتاب درسی)
1- درون یک لیوان فلزّی تا نیمه آب سرد بریزید.
2- با استفاده از یک دماسنج الکلی، دمای آب را اندازه بگیرید و در جدول زیر یادداشت کنید.
زمان (دقیقه) | بار اوّل | بعد از 5 دقیقه | بعد از 10 دقیقه | بعد از 15 دقیقه | بعد از 20 دقیقه |
---|---|---|---|---|---|
دمای آب (درجهٔ سلسیوس) | 5 | 8 | 12 | 15 | 20 |
3- لیوان را زیر نور خورشید یا روی بخاری قرار دهید.
4- هر 5 دقیقه یک بار دمای آب را اندازه بگیرید و جدول را کامل کنید.
- آب درون لیوان گرمتر شده است یا سردتر؟ گرمتر
- انرژی لازم برای گرم شدن آب از کجا تأمین شده است؟ از نور خورشید
فکر کنید (صفحه 40 کتاب درسی)
دمای هوا در تابستان بیشتر است یا زمستان؟ به چه دلیل؟ تابستان، به خاطر اینکه خورشید در تابستان به صورت مستقیم میتابد و مدت زمان تابش آن بیشتر است.
گرما میتواند منتقل شود
امین شیر داغ و ملیکا شیر سرد را خیلی دوست دارد. اگر ملیکا و امین لیوانهایشان را برای مدتی کنار هم قرار دهند، چه اتّفاقی میافتد؟
فعالیت (صفحه 41 کتاب درسی)
وسایل و موادّ لازم: لیوان فلزّی، کاسهی بزرگ، دماسنج، زمان سنج
1- در یک لیوان فلزّی مقداری آب و یخ بریزید.
2- در ظرفی شیشه ای تا نیمه آب داغ بریزید.
3- دمای آب درون لیوان را اندازه بگیرید و یادداشت کنید.
4- لیوان را درون آب داغ قرار دهید و هر 5 دقیقه، دمای آن را اندازه بگیرید و جدول زیر را کامل کنید.
زمان (دقیقه) | 0 (شروع) | 5 | 10 | 15 |
---|---|---|---|---|
دمای آب لیوان (درجهی سلسیوس) | 0 | 5 | 14 | 21 |
5- دمای آب لیوان را روی نمودار ستونی زیر رسم کنید.
- دمای آب درون لیوان فلزّی با گذشت زمان چه تغییری کرده است؟ دمای آن بیشتر شده است.
- با رسم یک پیکان روی شکل زیر مسیر انتقال گرما بین آب سرد و داغ را نشان دهید.
گفتوگو (صفحه 42 کتاب درسی)
در تصویر زیر،
- چه چیزهایی گرمتر هستند؟ کاسه و ملاقه سرد و آش و دیگ گرم هستند.
- گرما از کدام جسم به جسم دیگر منتقل میشود؟ از جسم گرم به جسم سرد
در این باره گفتوگو کنید.
همهی مواد گرما را به خوبی انتقال نمیدهند
مریم در آشپزخانه به مادرش کمک میکرد. او مشاهده کرد که مادر برای هم زدن آش از قاشق چوبی استفاده میکند.
مریم با خود فکر کرد: «چرا مادرم برای هم زدن آش از قاشق چوبی استفاده میکند؟» برای پاسخ دادن به این پرسش، فعّالیت زیر را انجام دهید.
فعالیت (صفحه 42 کتاب درسی)
وسایل و موادّ لازم: شکلات، آب داغ، خطکش چوبی، خطکش پلاستیکی، خطکش فلزّی، پاکت شیر
1- به کمک آموزگار، درون یک پاکت خالی شیر تا نیمه آب داغ بریزید و درِ آن را محکم ببندید.
2- آن را به پهلو روی میز قرار دهید.
3- سه شکاف روی بدنهی پاکت ایجاد کنید. اندازهی هر یک برابر با عرض خط کش باشد.
4- روی خط کشهای چوبی، فلزّی و پلاستیکی تکّههای مساویِ شکلات بچسبانید.
5- سرِ دیگر خطکشها را هم زمان در شکافهای قوطی و درون آب داغ قرار دهید.
6- پیش بینی کنید چه اتّفاقی میافتد؟ مشاهدات خود را بنویسید. شکلات ذوب میشود.
- شکلات روی کدام خطکش زودتر میافتد؟ توضیح دهید. خطکش فلزی
گرمای آب از خطکش فلزّی به شکلات انتقال مییابد، امّا از خطکش چوبی و پلاستیکی به خوبی عبور نمیکند.
معمولاً برای پختن غذا از ظرفهای فلزی مانند قابلمههای مسی و چُدَنی استفاده میشود؛ زیرا فلزها گرما را بهتر و سریعتر از خود عبور میدهند.
علم و زندگی (صفحه 43 کتاب درسی)
مردم کشور ما از گذشتههای دور از ظرفهای سفالی، سنگی و فلزّی برای پخت و پز استفاده میکردند.
به موادی مانند فلزها که گرما را سریع انتقال میدهند، رسانای گرما میگویند. به موادی مانند چوب و پلاستیک که گرما را به کُندی منتقل میکنند، نارسانای گرما میگویند.
فکر کنید (صفحه 44 کتاب درسی)
1- به نظر شما کدام مادّه برای دستهی قابلمه بهتر است؟ چوب، فلز یا پلاستیک؟ به چه دلیل؟ پلاستیک یا چوب، به خاطر اینکه گرما را از خود عبور نمیدهد و داغ هم نمیشود.
2- اگر در چهار لیوان کاغذی، شیشهای، پلاستیکی و فلزّی تا نیمه آب داغ بریزیم، پس از مدّت کوتاهی در کدام لیوان، آب سردتر شده است؟ پلاستیکی، چون گرمای آب را از خود عبور نمیدهد و از انتقال گرما به هوای بیرون جلوگیری میکند.
چگونه میتوانیم دمای آب را برای مدّتی ثابت نگه داریم؟
فعالیت (صفحه 44 کتاب درسی)
وسایل و موادّ لازم: سه بطری کوچک و سه بطری بزرگ پلاستیکی، تکّههای پارچه، تکّههای روزنامه، دماسنج، آب و یخ، قیچی
1- درون سه بطری کوچک به مقدار مساوی آب و یخ بریزید.
2- با استفاده از دماسنج دمای آب و یخ را اندازهگیری و یادداشت کنید.
3- درِ بطریهای کوچک را ببندید و دور یکی از آنها چند لایه پارچه، دور دیگری چند لایه کاغذ بپیچید (دقّت کنید ضخامت لایههای کاغذ و پارچه تقریباً برابر باشد)
4- قسمت بالای سه بطری بزرگ را مانند شکل ببرید و بطریهای کوچک را درون آنها قرار دهید.
5- قسمت بریده شدهی بطریهای بزرگ را به حالت اوّل برگردانید و با چسب بچسبانید. سپس بطریها را در یک مکان بگذارید.
6- پس از یک ساعت، دمای آب آنها را اندازهگیری و در جدول زیر یادداشت کنید.
توضیح آزمایش | دمای اوّلیهٔ آب (درجهٔ سلسیوس) | دمای آب پس از یک ساعت (درجهٔ سلسیوس) |
---|---|---|
بطری پوشیده شده با روزنامه | 10 | 12 |
بطری پوشیده شده با پارچه | 10 | 15 |
بطری بدون پوشش | 10 | 20 |
- آب در کدام ظرف سردتر مانده است؟ بطری پوشیده با روزنامه
- کدام مادّه رسانایی گرمایی کمتری دارد؟ روزنامه، پارچه یا هوا؟ روزنامه
فکر کنید (صفحه 45 کتاب درسی)
اگر در آزمایش قبلی، به جای آب سرد از آب گرم استفاده کنید، چه اتّفاقی میافتد؟ در این صورت دمای آب بطری با پوشش روزنامه، سپس آب بطری با پوشش پارچه و در آخر بطری بدون پوشش گرما را بیشتر در خود نگه میدارند.
وسیلهای که ساختهاید مانند فلاسک عمل میکند. فلاسک ظرفی است که مایعها را برای مدّت طولانیتری گرم یا سرد نگه میدارد. اگر در فلاسک، آب یا چای داغ بریزید، پس از گذشت چند ساعت، آب یا چای داغ میماند.
جمعآوری اطلاعات (صفحه 46 کتاب درسی)
به اطراف خود توجّه کنید؛ چه وسایلی را میبینید که در تابستان از ورود گرما به خانهی شما و در زمستان از خروج گرما از خانهی شما جلوگیری میکنند؟ گزارش خود را در کلاس بخوانید. درزگیرهای در و پنجره، استفاده از پنجرههایی با جنس عایق به جای پنجرههای آهنی یا آلومینومی، بستن دریچه دودکشها، بستن دریچه کانال کولر در زمستان
سهم شما در حفاظت از انرژی گرمایی چیست؟
در زمستان با سوزاندن هیزم، گاز و نفت، گرمای لازم برای خانههای خود را تأمین میکنیم. مصالح و موادی که در ساختن خانهها به کار رفتهاند، در میزان مصرف سوخت تأثیر دارند. گرما میتواند از درز درها و پنجرهها بیرون برود. با استفاده از موادّّ نارسانا میتوانیم از هدر رفتن گرما در زمستان و از ورود گرما به خانه در تابستان جلوگیری کنیم. با این کار ما هم در ذخیره کردن انرژی سهیم میشویم.
برای جلوگیری از هدر رفتن گرما:
- من در روزهای خیلی سرد و خیلی گرم که کولر و بخاری روشن است، پنجرهها را باز نمیگذارم.
- من و خانوادهام از درزگیر برای پوشاندن درز درها و پنجرهها استفاده میکنیم.
- در روزهای سرد از پردههای ضخیم برای پوشاندن پنجرهها استفاده میکنیم.
شما برای حفاظت از انرژی چه کارهای دیگری میتوانید انجام دهید؟
25 درصد گرما از راه سقف، 25 درصد از راه دیوارها، 15 درصد از راه کف، 10 درصد از راه پنجرهها و 25 درصد از راه روزنهها و درزهای اطرف در و پنجره تلف میشود.
عایقکاری مناسب بخشهای مختلف ساختمان، همچنین عایقکاری لولهها و سطوح داغ و سرد باعث کاهش اتلاف گرما میگردد. با عایقکاری در ساختمان میتوان 45 تا 55 درصد در انرژی گرمایی صرفهجویی نمود.