درسنامه آموزشی آزمایشگاه علوم تجربی (2) کلاس یازدهم رشته ریاضی و تجربی
فصل سوم: آزمایشهای دستورالعملی
در بین ذرات خاک و سنگ، فضاهای خالی وجود دارد. مقدار و اندازه این فضا ها، به عوامل مختلفی مانند شکل، اندازه و نحوه آرایش ذرات و ... بستگی دارد. وجود این فضا های خالی، در تشکیل آب خوان ها و مخازن نفت و گاز اهمیت زیادی دارند. به نسبت حجم فضاهای خالی به حجم کل خاک، تخلخل گفته می شود که بر حسب درصد بیان می شود. هر چه درصد تخلخل آب خوان بیش تر باشد، مقدار آب ذخیره شده در آن بیش تر است.
دستور کار
1- از یک زمین ماسه ای، نمونه ای خاک ماسه ای تهیه کنید.
2- خاک را گرما دهید تا کاملاً خشک شود.
3- در یک استوانه مدرج 200 میلی لیتری، تا نیمه خاک ماسه ای بریزید. مقداردقیق حجم آن را یادداشت کنید (حجم کل).
4- یک استوانه مدرج 100 میلی لیتری را از آب پر کنید. سپس از این آب در استوانه حاوی خاک ماسه ای، آن قدر آب بریزید تا فضاهای خالی خاک، به طور کامل از آب پر شود و آب هم سطح خاک قرار گیرد.
5- حجم آب مصرفی را حساب کنید. (این حجم با حجم فضاهای خالی برابر است).
6- با استفاده از رابطه ی زیر، درصد تخلخل خاک را تعیین کنید.
7- همین آزمایش را با خاک رس انجام دهید. (لازم به ذکر است با توجه به نفوذپذیری بسیار کم رس و طولانی شدن نفوذ آب، توصیه می شود مقدار خاک رس را کم انتخاب کنید تا در یک جلسه موفق به انجام آن شوید.)
8- درصد تخلخل خاک ماسه ای و رسی را با هم مقایسه کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی41 کتاب درسی)
با توجه به تخلخل و نفوذپذیری زمین های ماسه ای و رسی، از نظر مکان یابی شهری، به پرسش های زیر پاسخ دهید:
1- کدام زمین برای تشکیل آب خوان، مناسب تر است؟ دلیل خود را توضیح دهید.
2- از نظر دفع فاضلاب شهری، کدام یک مناسب تر است؟ دلیل خود را توضیح دهید.
یکی از روش های نمایش ناهمواری ها و پستی و بلندی سطح زمین، استفاده از نقشه توپوگرافی است. در نقشه های توپوگرافی، هر نقطه در سطح زمین به وسیله سه عامل ارتفاع، طول وعرض جغرافیایی نمایش داده می شود.
طول و عرض جغرافیایی، در طول و عرض ورقه کاغذ و ارتفاع، به صورت منحنی های هم ارتفاع (منحنی میزان) نمایش داده می شوند. در نقشه توپوگرافی، ناهمواری هایی مانند کوه ها، دره ها و ... به صورت منحنی های میزان دیده می شوند و شکل واقعی آن ها دیده نمی شود. بنابراین با رسم نیم رخ توپوگرافی، شکل واقعی آن ها مشخص می گردد. در این آزمایش، با مراحل رسم نیم رخ توپوگرافی آشنا می شوید.
دستور کار
1- بر روی نقشه توپوگرافی، (شکل 2) از نقطه M به N خطی افقی را رسم کنید.
2- بر روی کاغذ شطرنجی مختصات XY، را رسم کنید و بر روی محور yها از کم ترین عدد منحنی های میزانی که راستای XY را قطع نموده است تا بیش ترین عدد، از پایین به بالا با فاصله یک سان مدرج کنید.
3- کاغذ شطرنجی را در راستای محور xها تا کنید و آن را بر روی راستای MN منطبق کنید و با چسب نواری آن را ثابت کنید.
4- محل برخورد منحنی های میزان نقشه را با راستای MN را بر روی کاغذ شطرنجی علامت گذاری کنید.
5- کاغذ شطرنجی را بردارید و آن را بازکنید.
6- از محل برخورد هر منحنی میزان با راستای XY، خط عمودی رسم کنید و با توجه به ارتفاع آن منحنی نقطه مورد نظر را بر روی آن مشخص کنید.
7- انتهای هر یک از خط های عمودی را به هم وصل کنید. تا نیم رخ توپوگرافی، در راستای MN حاصل شود.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 43 کتاب درسی)
1- نقشه توپوگرافی شهرهای واقع در نواحی پرشیب مانند خرم آباد و شهر های واقع در نواحی کم شیب مانند یزد را با هم مقایسه کنید.
2- در شکل (2) کم ترین و بیش ترین ارتفاع با کدام حرف لاتین نشان داده شده است؟
3- در شکل (2) منحنی آبی رنگ نشان دهنده یک رود است. جهت حرکت رود از کدام جهت به کدام جهت است؟
کانی های موجود در طبیعت، از رنگ های متفاوتی تشکیل شده اند. برخی از کانی ها را با استفاده از رنگشان شناسایی می کنند. برای مثال کانی فیروزه به رنگ آبی، در حالی که کانی مالاکیت سبزرنگ است. البته برخی از کانی ها با ترکیب های شیمیایی مختلف، رنگ یک سانی دارند مانند: کلسیت (CaCO3)، باریت (BaSO4)، کوارتز (SiO2)، فلوئوریت (CaF2) و ژیپس (CaSO4,2H2O). برای شناسایی کانی هایی که از نظر ظاهری رنگ یکسانی دارند، از ویژگی های دیگری نظیر سختی، واکنش پذیری با اسید، سیستم تبلور و ... می توان استفاده کرد.
دستور کار
1- ابتدا کانی های کلسیت، باریت، کوارتز بی رنگ (درّکوهی)، فلوئوریت، ژیپس را روی میز آزمایش بچینید و با استفاده از برچسب، از 1 تا 5 شماره گذاری کنید.
2- با ناخن بر روی پنج کانی بکشید. کانی که بر روی آن اثر خراشیدگی ایجاد شد، کانی ژیپس است.
3- چهار کانی باقی مانده را برروی شیشه بکشید، کانی که بر روی شیشه اثر خراشیدگی برجای گذاشت، کوارتز است.
4- چگالی تقریبی، سه کانی باقی مانده را بررسی کنید. کانی که چگالی بیش تری دارد، کانی باریت است.
5- بر روی دو کانی باقی مانده، دو قطره هیدروکلریک اسید بریزید، کانی که با اسید واکنش داد، کانی کلسیت است.
6- نام کانی باقی مانده چیست؟
7- پس از انجام آزمایش، نتایج را در جدول زیر بنویسید.
| شماره کانی | نام کانی | دلیل نام گذاری |
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 | ||
| 5 |
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 45 کتاب درسی)
1- اگر کانی های فلوئوریت، کوارتز و ژیپس را برروی یک دیگر بسایید کدام یک آسیب بیش تری می بیند و کدام یک آسیب نمی بیند؟
2- در صنعت چه استفاده ای از خاصیت سختی مواد مختلف می شود؟
میزان ورود و خروج آب از غشای یاخته تابع تغییرات فشار اسمزی است. اسمز یا گذرندگی به فرایندی گفته می شود که طی آن آب از طریق یک غشای نیمه تراوا از جایی که محلول غلیظ تر است به جایی که محلول رقیق تر است نفوذ می کند. چنان چه محیط خارج یاخته از داخل آن غلیظ تر باشد، به آن محیط پرفشار گفته می شود. در چنین محیطی آب از یاخته خارج و یاخته چروکیده می شود. چنان چه غلظت محیط خارج یاخته با داخل آن برابر باشد، دو محیط هم فشار هستند. در چنین شرایطی مقدار ورود و خروج آب از غشای یاخته برابر است. اگر محیط خارج یاخته رقیق تر از محیط داخل آن باشد، به آن کم فشار گفته می شود. در این شرایط جهت جریان آب به سمت داخل و نتیجه آن تورم یاخته است.
دستور کار
1- محلول های ساکاروز با غلظت های 0/1، 0/4، 0/6، 0/8 و 1 مولار بسازید.
2- از روپوست بیرونی پیاز (که رنگین است) قطعات کوچکی برش دهید.
3- از محلول های آماده شده ساکاروز در شیشه های ساعت ریخته و در هر کدام قطعه کوچکی از روپوست پیاز قرار دهید و 10 دقیقه صبر کنید.
4- یک قطره آب در وسط تیغه بریزید، سپس با استفاده از پنس قطعه ای از روپوست پیاز را روی تیغه بگذارید و پس از قرار دادن تیغک روی آن، زیر میکروسکوپ مشاهده کنید. از این نمونه به عنوان شاهد برای کنترل کردن مقدار بخش رنگی قابل مشاهده استفاده کنید.
5- بعد از 10 دقیقه، قطعات روپوست پیاز را به ترتیب غلظت از محلول های ساکاروز خارج کرده و با میکروسکوپ مشاهده کنید. دقّت کنید برای قرار دادن نمونه روی تیغک از محلول ساکاروزی که در آن قرار داشته، استفاده کنید.
6- مقدار بخش رنگی هر نمونه را با نمونه شاهد مقایسه کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 47 کتاب درسی)
1- نمایی از آن چه را که با میکروسکوپ مشاهده کردید، رسم کنید.
2- چرا در این آزمایش از پیاز قرمز استفاده می شود؟
3- از مقایسه بخش رنگین نمونه در غلظت های مختلف ساکاروز چه نتیجه ای می گیرید؟
در سامانه های زنده، سرعت بخشیدن به واکنش های شیمیایی را کاتالیزگرهای زیستی بر عهده دارند. این کاتالیزگرها، معمولاً ساختمان پروتئینی دارند و آنزیم نامیده می شوند. در یک واکنش زیستی آنزیم با پیش ماده اختصاصی خود ترکیب شده و مجموعه آنزیم پیش ماده را تشکیل می دهد. در انتهای واکنش پیش ماده به فراورده تبدیل می شود.
جایگاه فعال آنزیم قسمت کوچکی از مولکول است که ساختار سه بعدی ویژه ای دارد. پیش ماده در این جایگاه به آنزیم متصل می شود، سپس با تغییر در ساختار پیش ماده، فراورده تشکیل شده و از آنزیم آزاد می شود. عوامل متعددی با تأثیر بر میزان این ارتباط بر فعالیت آنزیم ها اثر می گذارند.
دستور کار
1- هشت لوله آزمایش تمیز را آماده و به دو گروه تقسیم کنید.
2- در هر یک از لوله های گروه اول، 5 میلی لیتر شیر و در هر یک از لوله های گروه دوم 1 میلی لیتر محلول 0/5 درصد رِنین بریزید. (هر میلی لیتر حدود 20 قطره است).
3- چهار بشر آماده کنید. در بشر اول مخلوط آب و یخ، در بشر دوم آب 20 درجه، در بشر سوم آب 37 درجه و در بشر چهارم آب 80 درجه سلسیوس بریزید.
4- در هر بشر یک لوله از هر گروه قرار دهید. (یک لوله حاوی شیر و یک لوله حاوی رنین در بشر اول و ...)
5- بعد از 10 - 5 دقیقه، محلول رنین را به لوله شیر نظیر خود اضافه کرده، فوراً مخلوط کنید و زمان را یادداشت کنید.
6- لخته شدن شیر را در لوله ها در فاصله های زمانی 1، 5، 10 و 30 دقیقه به دقت بررسی کنید.
7- بهترین دما را برای فعالیت رنین مشخص کنید.
1- شش لوله آزمایش تمیز را آماده و به دو گروه تقسیم کنید. در لوله های گروه اول به 0/25، 0/5 و 1 میلی لیتر رنین 0/2 درصد بریزید. سپس حجم لوله های شماره 2 و 3 را با آب به 1 میلی لیتر برسانید.
2- در هر یک از لوله های گروه دوم 5 میلی لیتر شیر بریزید.
3- لوله های محتوی شیر و آنزیم را در حمام آب گرم 40 - 37 درجه سلسیوس قرار دهید و بعد از چند دقیقه، هر یک از لوله های شیر را به لوله های آنزیم اضافه کرده و مخلوط کنید.
4- مدت زمان لازم برای لخته شدن محتوای هر یک از لوله ها را یادداشت کنید.
1- در سه لوله آزمایش به ترتیب 6، 8 و 10 میلی لیتر شیر بریزید و حجم لوله های 1 و 2 را با آب به 10 میلی لیتر برسانید.
2- لوله ها را در حمام آب گرم 40 - 37 درجه سلسیوس قرار دهید و بعد از چند دقیقه به هر لوله 2 میلی لیتر محلول رنین0/2 درصد اضافه کنید.
3- مدت زمان لازم برای لخته شدن محتوای هر یک از لوله ها را یادداشت کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 49 کتاب درسی)
1- اثر دما، غلظت آنزیم و غلظت پیش ماده روی فعالیت آنزیم چگونه است؟ چرا؟
2- چرا تنظیم دمای بدن از اهمیت خاصی برخوردار است؟
دیسه (پلاست) ها به سه گروه اصلی سبزدیسه (کلروپلاست)، رنگ دیسه (کروموپلاست) و سفیددیسه (لوکوپلاست) تقسیم می شوند. کلروپلاست، پلاست محتوی کلروفیل است. این نوع پلاست به علت وجود کلروفیل، سبز رنگ به نظر می رسد. شکل کلروپلاست در گیاهان تقریباً مشابه است، اما در جلبک ها تنوع بسیار زیادی را نشان می دهد. کروموپلاست، پلاست محتوی مواد رنگی غیر از کلروفیل بوده که کاروتنوئید نامیده می شوند. کاروتنوئیدها در بسیاری از گیاهان وجود دارند. از انواع کاروتنوئیدها می توان به لیکوپن (قرمز)، کاروتن (نارنجی) و گزانتوفیل (زرد) اشاره کرد. گروه سوم از پلاست ها، لوکوپلاست نامیده می شود که حاوی مواد ذخیره ای می باشد. این نوع پلاست بر اساس نوع ماده ای که ذخیره می کند، نام گذاری می شود.
مثلاً نشادیسه (آمیلوپلاست) نشاسته ذخیره می کند که از سایر پلاست های ذخیره ای فراوان تر است.
دستور کار
1- یک برگ از گیاه آبزی علف مرداب (الودآ) و یا خزه را جدا کرده و با استفاده از یک قطره آب روی تیغه قرار دهید و بعد از گذاشتن یک تیغک روی آن با میکروسکوپ مشاهده کنید.
2- برش بسیار نازکی از ریشه هویج تهیه کنید و مطابق دستور شماره 1 با میکروسکوپ مشاهده کنید.
3- کمی از بخش گوشتی گوجه فرنگی را له کنید و با استفاده از یک قطره آب، لایه بسیار نازکی از آن را روی سطح تیغه بگسترانید و با میکروسکوپ مطالعه کنید.
4- از بخش رنگی انواع فلفل دلمه ای (سبز، زرد، نارنجی و قرمز) نیز برش های بسیار نازک تهیه کرده و با میکروسکوپ مشاهده کنید.
5- برش بسیار نازکی از سیب زمینی تهیه کنید و به کمک یک قطره آب روی تیغه قرار دهید و با میکروسکوپ مشاهده کنید. سپس یک قطره لوگول را به آرامی در مرز بین تیغک و تیغه قرار دهید و تغییر رنگ را مشاهده کنید.
6- در تمام موارد نمایی از آن چه را که مشاهده می کنید رسم و نام گذاری کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 51 کتاب درسی)
1- چه تفاوتی میان کلروپلاست با انواع کروموپلاست ها مشاهده کردید؟
2- آیا آمیلوپلاست ها قابل تشخیص هستند؟ چگونه؟
3- در کدام یک از نمونه های مورد مطالعه کلروپلاست و کروموپلاست را هم زمان مشاهده کردید؟
4- با توجه به نتایج به دست آمده، توضیح دهید که علت تغییر رنگ میوه در هنگام رسیدن و یا برگ ها در فصل پاییز چیست؟
انعکاس به فعالیت های خودکار یا غیر ارادی بدن گفته می شود که از طریق مسیر های عصبی نسبتاً ساده انجام می شوند. مشاهده انعکاس های طبیعی در انسان، نشان دهنده سلامت اعصاب حسی، حرکتی و هم چنین مراکز عصبی مغز و نخاع است. ظاهر نشدن و یا کاهش شدت انعکاس می تواند نشان دهنده اختلال در مسیر انعکاس باشد. افزایش شدت آن نیز به دلیل وجود اختلال در مرکز عصبی است که در این حالت معمولاً مسیر انعکاس سالم است.
دستور کار
الف) انعکاس نوری مردمک: به اندازه مردمک چشم شخص مورد آزمایش در نور متوسط توجه کنید.
سپس با تاباندن نور یک چراغ قوه در چشم او، تغییرات قطر مردمک را مشاهده کنید. هم چنین از او بخواهید چشم های خود را برای مدت 2 دقیقه ببندد. سپس در حالی که نور چراغ قوه را مستقیماً در مقابل چشم های او گرفته اید، از او بخواهید تا چشم هایش را باز کند. در این حالت نیز تغییرات اندازه مردمک را مشاهده و نتایج را گزارش کنید.
1- نقاط مختلفی از کف دست، انگشتان، ناحیه داخلی ساعد و بازو را برای آزمایش انتخاب کنید.
2- چشم های شخص مورد آزمایش را ببندید.
3- نوک پرگار را به اندازه 3 سانتی متر از هم باز کنید و سپس قدرت شخص را در تشخیص نقاط دو سر پرگار بسنجید. به این صورت که با کاهش فاصله دو سر پرگار و تماس آن با پوست، مشخص کنید که در چه فاصله ای احساس تفکیک دو نوک پرگار از بین می رود.
4- کم ترین فاصله دو نوک پرگار برای تشخیص دو نقطه را در نواحی مختلف، بر حسب میلی متر گزارش کنید.
1- برای مدت کوتاهی (3 تا 5 دقیقه) یک دست را تا مچ در آب گرم و دست دیگر را در آب سرد قرار دهید و به پرسش بند 3 پاسخ دهید.
2- سپس هر دو دست را در آب ولرم قرار دهید و به پرسش بند 4 پاسخ دهید.
3- پس از گذشت چند دقیقه، احساس دست ها از دمای آب چگونه است؟
4- احساس دما در هر دست چگونه است؟
5- یک دست را تا مچ و از دست دیگر فقط یک انگشت را در آب گرم و یا آب سرد قرار داده و بعد در آب ولرم فرو ببرید. نتیجه این مرحله را با مرحله 1 مقایسه کنید.
شخص در حالی که روی صندلی نشسته است، یک پا را طوری روی پای دیگر قرار دهد که بخش پایین زانو آزاد و ماهیچه پا در حال استراحت باشد. سپس با چکش مخصوص، یک ضربه سریع و آرام به زردپی زیر زانوی او بزنید و نتایج را گزارش کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 54 کتاب درسی)
1- تغییرات قطر مردمک را گزارش کرده و در مورد علت آن تحقیق کنید.
2- قدرت تمیز بین دو نقطه در کدام مناطق بدن بیش تر است؟ چرا؟
3- از مشاهدات خود در آزمایش حس دما چه نتیجه ای گرفتید؟
4- چرا شدت پاسخ انعکاس زردپی زیر زانو در افراد مختلف، متفاوت است؟ در این مورد تحقیق کرده و گزارش دهید.
مگس سرکه (میوه)، به بوی تخمیر و سرکه جلب می شود و مخمرهای عامل گندیدگی میوه ها را با خود حمل کرده و روی میوه ها کشت می دهد تا بستری برای تخم ریزی خود فراهم کند. پس از لقاح و پدید آمدن تخم، مراحل رشد ونمو آغاز شده و لارو (نوزاد کرمی شکل) از درون غشاهای تخم خارج می شود. سپس لارو با تغذیه و رشد به شفیره و سرانجام به حشره کامل تبدیل می شود. مگس سرکه ی وحشی به رنگ زرد قهوه ای، چشم های قرمز آجری و حلقه های عرضی سیاه در سراسر شکم دیده می شود. اما جهش های ژنی موجب به وجود آمدن انواع مگس سرکه جهش یافته با صفات متنوع شده اند. این نوع حشره نمونه مناسبی برای مطالعه ی صفات و نحوه ی انتقال آن هاست.
دستور کار
1- یک قطعه میوه بسیار رسیده مثل موز، سیب و… را داخل یک ظرف شیشه ای قرار دهید. (بوی میوه باعث جلب حشرات می شود.)
2- پس از به دام انداختن مگس های سرکه، درِ ظرف را با یک پارچه نازک ببندید. داخل ظرف احتمالاً، هم مگس سرکه نر و هم مگس سرکه ماده به دام می افتد. با استفاده از ذره بین به ویژگی های ظاهری آن ها دقت کنید.
مگس سرکه نر کمی کوچک تر است و انتهای شکم آن به صورت یک پارچه سیاه رنگ است.
3- با یک ذره بین به شکل بال و رنگ چشم و بدن این حشرات نگاه کنید و مشاهدات خود را یادداشت کنید.
4- پس از 3 یا 4 روز با استفاده از ذره بین تخم ها را مشاهده کنید.
5- 48 - 24 ساعت بعد از تخم گذاری، نوزادهای کرمی شکل را مشاهده کنید.
6- تغییرات نوزاد کرمی شکل به شفیره را مشاهده کنید.
7- صفات ظاهری شفیره با مگس بالغ را مقایسه کنید.
8- با استفاده از اتر، مگس ها را بیهوش کنید. برای این کار، پنبه ی آغشته به کمی اتر را درون ظرف بیندازید و بلافاصله درِ ظرف را ببندید. این عمل را زیر هود انجام دهید.
9- دوباره با ذره بین جمعیت مگس ها را بررسی و مشاهدات خود را در جدول زیر یادداشت کنید.
| صفت قابل مشاهده | ویژگی صفت در والدین | ویژگی صفت در فرزندان |
| رنگ چشم | ................ | .................. |
| رنگ بدن | ................ | .................. |
| ................ | ................ | .................. |
| ................ | ................ | .................. |
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 57 کتاب درسی)
1- نسبت مگس های نر به ماده را در جمعیت مورد بررسی به دست آورید.
2- کدام یک از صفات والدین در جمعیت نوزادان بیش تر مشاهده می شود؟
3- آیا صفت جدیدی در جمعیت زاده ها مشاهده شد؟ آن ها را گزارش دهید.
سطح خارجی روپوست اندام های هوایی اکثر گیاهان از کرک پوشیده شده است.
کرک از تقسیم شدن یا رشد طولی یاخته روپوست به وجود می آید. کرک ها بر اساس نوع کاری که انجام می دهند به انواع نگهبان و ترشحی تقسیم می شوند. وظیفه کرک نگهبان یا پوششی، نگهبانی از روپوست در برابر تابش مستقیم آفتاب، گرما و خشکی است. این نوع کرک در سطح اندام های هوایی گیاهان مناطق گرم و خشک بسیار زیاد بوده و به صورت پوششی نمد مانند دیده می شود. کرک های ترشحی موادی نظیر فرمیک اسید، اسانس و … را در خود ذخیره کرده و به نوعی اندام ترشحی تبدیل می شوند؛ به این نوع کرک، کرک غده ای نیز گفته می شود. کرک می تواند تک یاخته ای یا چند یاخته ای باشد. در انواع چند یاخته ای، برخی یاخته ها به عنوان پایه کرک و بقیه، یاخته های اصلی هستند که وظیفه نگهبانی یا ترشح را بر عهده دارند.
دستور کار
1- قطعه کوچکی از روپوست چند نمونه برگ را جدا کنید و جداگانه روی تیغه ها قرار دهید.
2- بعد از اضافه کردن کمی آب، تیغک را روی نمونه بگذارید.
3 نمونه های آماده شده را با میکروسکوپ، مشاهده و شکل کرک ها را رسم و با یک دیگر مقایسه کنید.
4- برگ سالم هر گیاه را بو کنید. سپس به آرامی روی سطح برگ را مالش دهید و دوباره برگ را بو کنید.
چه تفاوتی مشاهده می کنید؟ در مورد کدام نوع برگ بعد از مالش دادن بوی قوی تری را استشمام کردید؟
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 59 کتاب درسی)
1- برگ کدام گیاه، کرک نگهبان دارد؟
2- برگ کدام گیاه، کرک ترشحی دارد؟
3- با مالش دادن برگ گوجه فرنگی، بوی بیش تری احساس می شود در حالی که مالش برگ اکالیپتوس تغییر زیادی در بوی آن ایجاد نمی کند. چرا؟
به پاره شدن پوسته بذر و خروج ریشه چه از آن جوانه زنی گفته می شود. چهار عامل اصلی رطوبت، هوا (اکسیژن)، دما و نور و هم چنین سایر عامل های محیطی همانند شوری بر میزان جوانه زنی بذرها تأثیر دارند.
سن بذر نیز اهمیت زیادی در جوانه زنی دارد. بیش تر بذرها در صورتی که در جای خشک و خنک نگه داری شوند 2 تا 3 سال؛ قابلیت جوانه زنی خود را حفظ می کنند.
دستور کار
1- بذرها را به مدت 2 دقیقه با محلول سدیم هیپوکلریت 10 درصد ضدعفونی کنید و بلافاصله با آب مقطر خوب شست و شو دهید.
2- کف هشت عدد ظرف پتری تمیز را با کاغذ صافی بپوشانید و آن ها را به دو گروه تقسیم کنید.
3- در هر ظرف پتری گروه اول 20 عدد بذر گندم را با فاصله قرار دهید. در یک ظرف به عنوان شاهد 5 میلی لیتر آب مقطر و در سه ظرف دیگر به ترتیب 5 میلی لیتر از محلول های 0/05، 0/1 و 0/2 مولار سدیم کلرید بریزید و در ظرف ها را ببندید.
4- در هر ظرف پتری گروه دوم 20 عدد بذرعدس را با فاصله قرار دهید. در یک ظرف به عنوان شاهد 10 میلی لیتر از محلول های 0/05، 0/1 و 0/2 مولار سدیم کلرید بریزید و در آن ها را ببندید.
5- بعد از 4 روز تعداد بذرهای جوانه زده را در هر ظرف شمارش کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 61 کتاب درسی)
1- تأثیر غلظت های مختلف نمک بر میزان رویش دانه گندم و عدس را مقایسه و گزارش کنید.
2- تحقیق کنید که اثر شوری خاک بر رویش کدام دانه ها بیش تر و بر کدام یک کم تر است؟
امروزه اهمیت و نقش میکروب ها در رابطه با حیات و فعالیت های انسانی به خوبی شناخته شده است. اگر چه در گذشته تصور می شد که این موجودات فقط عامل آلودگی، فساد و ایجاد بیماری هستند؛ اما در حال حاضر به عنوان یکی از عوامل مهم چرخه های مواد در طبیعت معرفی شده و حتی به دلیل قدرت آنزیمی بالا، از آن ها برای حذف آلودگی های خطرناک و مواد شیمیایی سرطان زا، تصفیه آب و فاضلاب و نیز تولید موادغذایی مختلف استفاده می شود. در عین حال نمی توان اهمیت میکروب های عامل فساد و بیماری را نادیده گرفت.
کنترل و کاهش تعداد میکروب های ناخواسته، نیازمند شناخت ویژگی ها و شرایط رشد آن هاست. میکروب ها همانند سایر موجودات زنده برای ادامه زندگی به محیط زیست نیاز دارند که مواد لازم جهت دگر گشت و تکثیر آن ها را دارا باشد.
هم چنین این محیط باید دارای فشار اسمزی و pH مناسب نیز باشد. میکروب ها علاوه بر محیط های زیست طبیعی خود توانایی زندگی در محیط های ساخته شده را نیز دارند که آن ها را محیط کشت مصنوعی می نامند.
دستور کار
1- درون یک ارلن مطابق دستورالعمل نوشته شده بر روی ظرف محیط کشت، مقداری محیط کشت آماده کنید.
2- هم زدن مخلوط را تا وقتی که پودر کاملاً در آب حل شده و محلول شفافی به دست آید، ادامه دهید.
3- درِ ارلن را با پنبه سترون و برگ آلومینیومی (فویل) کاملاً مسدود کنید.
4- محیط کشت تهیه شده را داخل اتوکلاو، سترون کنید.
5- شش عدد ظرف پتری در دار سترون آماده کنید.
6- ظروف پتری را از محیط کشت آماده تا حدود دو سوم ارتفاع پر کنید و درِ آن ها را ببندید و مدتی صبر کنید تا به حالت جامد دربیایند.
1- درِ یکی از ظروف پتری را بردارید و کف دست خود را قبل از شست و شو با آب و صابون به آرامی با سطح محیط کشت تماس دهید. مواظب باشید که محیط کشت را خراش ندهید و بلافاصله درِ پتری را بگذارید.
2- دست خود را با آب ولرم و صابون بشویید. صبر کنید کف صابون حداقل 10 دقیقه روی پوست شما بماند. سپس مرحله 1 را در پتری دوم تکرار کنید.
3- مقدار خیلی کمی از بزاق خود را به کمک یک وسیله استریل روی سطح محیط کشت سوم پخش کنید و بلافاصله درِ آن را ببندید.
4- نفر دوم مراحل بالا را روی 3 ظرف پتری دیگر تکرار کند.
5- پتری ها را در گرم خانه (انکوباتور) با دمای حدود 35 درجه سلسیوس به مدت یک هفته نگه داری کنید.
اگر گرم خانه ندارید، پتری ها را در آزمایش گاه با دمای بالاتر از 20 درجه سلسیوس نیز می توانید نگه داری کنید. دقت کنید که در طول این مدت، درِ پتری ها را باز نکنید.
6- در صورت مجهز نبودن آزمایش گاه به اتوکلاو، برای انجام این آزمایش محیط کشت های آماده و سترون را از مراکز بهداشتی درمانی یا آزمایش گاه های تشخیص طبی تهیه کنید.
پرسش (صفحه ی 63 کتاب درسی)
1- محیط کشت های دو فرد را با هم مقایسه و نتایج را گزارش دهید.
2- شست و شو با آب و صابون چه تأثیری بر نتایج آزمایش دارد؟
3- با توجه به نتایج آزمایش، چرا توصیه می شود هر کس از وسایل شخصی خود استفاده کند؟
آیا می دانید چه مدتی است که مردم توانسته اند از فلزات استفاده کنند؟ نخستین فلزی که از سنگ معدن تهیه شد مس بود. هر فلزی از چندین سنگ معدن یا کانسنگ (حاوی فلز و مواد معدنی با طلا) قابل استخراج است. درصد فلز یک سنگ معدن به طور مستقیم بر هزینه های استخراج آن تأثیرگذار است.
در ایران، کانسنگ های آهن، مس، سرب و روی، مولیبدن و منگنز موجود است و از نظر دانش فنی و صنعت استخراج بسیاری از این مواد با توجه به استانداردهای جهانی، جایگاه مناسبی دارد.
کانی مالاکیت با فرمول شیمیایی [Cu2[(OH)2 CO3 از مهم ترین کانی های مس است که در این آزمایش میزان غلظت مس موجود در این کانی با استفاده از مقایسه شدت رنگ توسط چشم بدون نیاز به دستگاه رنگ سنج، اندازه گیری می شود. رنگ سنجی یکی از راه های تعیین غلظت محلول هاست.
دستور کار
1- قطعه کوچکی از کانسنگ مس را پودر کنید.
2- اگر کانی مالاکیت در اختیار ندارید، سنگ معدن پودری شبیه سازی شده را از مخلوط کردن مقداری مس (II) کربنات و ماسه نرم تهیه کنید.
3- ده گرم از کانی پودر شده یا نمونه ی شبیه سازی شده را وزن کرده و در بشر 250 میلی لیتری بریزید.
4- مقدار 40 میلی لیتر سولفوریک اسید به آن اضافه کنید. صبر کنید تا واکنش انجام شده و به پایان برسد.
5- پس از پایان واکنش مخلوط را در بالن حجمی 100 میلی لیتری با استفاده از کاغذ صافی، صاف کنید و با اندکی آب مقطر آن را شست وشو دهید.
6- با افزایش آب مقطر به بالن حجمی، محلول را به حجم برسانید.
7- با استفاده از محلول مس (II) سولفات 0/5M و طبق جدول زیر پنج محلول با غلظت مشخص در لوله های آزمایش یک سان بسازید.
| شماره لوله آزمایش | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| حجم محلول مس (II) سولفات (ml) | 8 | 6 | 4 | 2 | 0 |
| حجم آب خالص (ml) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
| جرم ترکیب در 10g کانی | 10 | 7/5 | 5 | 2/5 | 0 |
8- مقدار 10 میلی لیتر از محلول مس (II) سولفات بالن حجمی را در یک لوله آزمایش بریزید.
9- رنگ لوله آزمایش مرحله 7 را با لوله های مرحله 6 مقایسه کنید، شماره لوله هم رنگ را یادداشت کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 65 کتاب درسی)
1- از مقایسه لوله آزمایش مرحله 7 با لوله آزمایش های مرحله 6 چه نتیجه ای گرفتید؟
2- غلظت مولی لوله آزمایش هم رنگ با لوله آزمایش مرحله هفت را به دست آورید.
3- با استفاده از جدول و تعیین جرم ترکیب در نمونه، درصد خلوص فلز مس را در کانی حساب کنید.
باریم سولفات، پودر سفید رنگ بی طعمی است که به صورت سوسپانسیون خوراکی در پرتونگاری استفاده می شود. این ماده ضمن عبور از دستگاه گوارش میزان جذب پرتوی ایکس را افزایش می دهد و به این ترتیب شکل و ساختمان دستگاه گوارش آشکار می شود.
در حفاری های عمیق برای نفت و گاز از پودر سنگ معدن باریم سولفات (کانی باریت) به هم راه آب و گل رس به عنوان گل حفاری استفاده می شود. هم چنین به عنوان سیال کننده رنگ، پوشش در صنعت کاغذ سازی، لاستیک سازی، صنایع داروسازی و … به کار می رود.
دستور کار
1- در یک ارلن 0/01mol آمونیوم سولفات را در 50ml آب مقطر حل کنید.
2- در یک بشر 0/01mol باریم کلرید در 50ml آب مقطر حل کنید.
3- محلول باریم کلرید را به آرامی و با هم زدن مداوم به محتوی ارلن اضافه کنید.
4- برای کامل تر شدن واکنش، مخلوط حاصل را به مدت 15 دقیقه در حمام آب گرم (60oC) قرار دهید. سپس مدتی صبر کنید تا دمای آن با دمای اتاق یک سان شود.
5- جرم کاغذ صافی را اندازه گرفته، یادداشت کنید و مخلوط را با آن صاف کنید.
6- کاغذ صافی را به هم راه رسوب در جای مناسبی قرار دهید و پس از خشک شدن جرم آن را اندازه بگیرید.
7- در دو لوله آزمایش حدود 10ml از محلول زیر صافی بریزید.
8- با قطره چکان به یکی از لوله ها چند قطره محلول آمونیوم سولفات و به دیگری محلول باریم کلرید اضافه کنید. مشاهدات خود را یادداشت کنید.
9- آزمایش را یک بار دیگر با دقت تکرار کنید، سعی کنید هیچ یون باریم یا سولفات اضافی در محلول زیر صافی باقی نماند.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 67 کتاب درسی)
1- معادله نمادی زیر را کامل کرده و موازنه کنید.
(BaCl2(aq) + (NH4)2SO4(aq) → ……(s) + ……(aq
2- با توجه به مقدار اولیه واکنش دهنده ها مقدار رسوب مورد انتظار را محاسبه کنید.
3- جرم رسوب به دست آمده را با جرم مورد انتظار مقایسه کنید چه نتیجه ای می گیرید؟
4- به نظر شما چه دلایلی باعث شده که مقدار جرم محاسبه شده با جرم وزن شده یک سان نباشد؟
5- بازده درصدی واکنش را محاسبه کنید.
6- نتایج آزمایش خود را با نتایج به دست آمده توسط دانش آموزان دیگر مقایسه کنید.
قانون اول ترمودینامیک بیان می کند که در هر فرایندی انرژی کل ثابت می ماند، در نتیجه اختلاف انرژی میان فراورده ها و واکنش دهنده ها به صورت گرما و کار ظاهر می شود. در واکنش هایی نظیر واکنش های انحلال کلسیم کلرید در آب که تغییر حجم بسیار نامحسوس است مقدار کار به صفر رسیده و اختلاف انرژی به صورت گرما ظاهر می شود.
در واکنش هایی که سطح انرژی فراورده ها از مواد واکنش دهنده پایین تر باشد، گرما آزاد شده و واکنش را گرماده می گوییم. این نوع واکنش ها به محیط انرژی داده و دمای محیط را بالا می برند و در مقابل، واکنش هایی که در آن ها سطح انرژی فراورده ها بیش تر از واکنش دهنده ها باشد، واکنش های گرماگیر نامیده می شوند، این نوع واکنش ها از محیط انرژی جذب کرده و باعث کاهش دمای محیط می شوند. بنابراین در اندازه گیری و محاسبه انرژی واکنش های شیمیایی، چیزی که همیشه محسوس و قابل اندازه گیری است، تغییر دما است که به علت تفاوت در سطح انرژی واکنش دهنده و فراورده ایجاد می شود، به تغییر سطح انرژی فرایند در فشار ثابت، تغییر آنتالپی گفته می شود و با ΔH نمایش می دهند.
دستور کار
1- مقدار 50ml آب در گرماسنج بریزید و دمای اولیه آن را اندازه گیری و یادداشت کنید.
2- مقدار 2 گرم پتاسیم نیترات را به گرماسنج اضافه کرده، هم بزنید دمای نهایی را اندازه گیری و یادداشت کنید.
3- مراحل 1 و 2 را با 2 گرم لیتیم کلرید تکرار کنید.
4- مراحل 1 و 2 را با 2 گرم مخلوطی از لیتیم کلرید و پتاسیم نیترات با مقادیر دل خواه از هر یک تکرار کنید و دماهای به دست آمده را در جدول زیر ثبت کنید.
| مواد | دمای اولیه محلول | دمای ثانویه محلول | ΔT |
| پتاسیم نیترات | |||
| لیتیم کلرید | |||
| مخلوط دل خواه از پتاسیم نیترات و لیتیم کلرید |
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 69 کتاب درسی)
1- انحلال کدام ماده گرماده و کدام گرماگیر است؟ چرا؟
2- با استفاده از رابطه Q=mcΔT تغییرات گرمایی ناشی از حل شدن 2g لیتیم کلرید و 2g پتاسیم نیترات را، حساب کنید. (m را جرم آب و C را ظرفیت گرمایی ویژه آب در نظر بگیرید و از گرمای هدر رفته صرف نظر کنید)
3- مقدار گرمای به دست آمده را بر جرم نمک ها تقسیم کنید تا گرمای واحد جرم هر نمک به دست آید.
(گرمای واحد جرم پتاسیم نیترات را Z و گرمای واحد جرم لیتیم کلرید را W بنامید).
4- با استفاده از رابطه زیر مقدار هر یک از نمک ها را در مخلوط محاسبه کنید.
X= مقدار پتاسیم نیترات در مخلوط و Y= مقدار لیتیم کلرید در مخلوط و mcΔT مقدار گرمای به دست آمده از حل شدن مخلوط دل خواه نمک ها در آب می باشد.
5- با به دست آوردن مقدار X و Y درصد جرمی هر یک از نمک ها را در مخلوط محاسبه کنید.
آنزیم ها مولکول های زیست شناختی ویژه ای هستند که در همه جای بدن وجود دارند و نقش کاتالیزگری خود را ایفا می کنند.
آنزیم ها مانند بسیاری از موادغذایی هم چون گوشت و تخم مرغ از پروتئین ساخته شده اند و حتماً به هنگام پختن آن دیده اید که چگونه گرما، سفیده تخم مرغ را به توده جامد سفید غیر قابل برگشت تبدیل می کند. از آن جا که آنزیم نیز یک نوع پروتئین است گرما و pH محیط می تواند ساختار آن را تغییر دهد، بسیاری از آنزیم ها در دمای پایین و pH متوسط فعالیت می کنند.
کاتالاز آنزیمی است که نه فقط در بدن انسان، بلکه در تمام موجودات زنده یافت می شود. اهمیت این آنزیم محافظت از سلول ها در مقابل آلودگی اکسیدی است، کاتالاز می تواند هیدروژن پراکسید را تجزیه کند. مخمر دارای آنزیم کاتالاز است، دراین آزمایش اثر pH بر فعالیت آنزیم کاتالاز را بررسی خواهیم کرد.
دستور کار
1- در بشر 250 میلی لیتری محلول های زیر را مطابق جدول آماده کنید و برچسب بزنید.
| شماره بشر | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| محلول | 5ml آب مقطر | 5ml سرکه + 5ml آب مقطر | 5ml آب لیمو + 5ml آب مقطر | 10ml آب مقطر + 2g سدیم هیدروژن کربنات | 10ml آب مقطر + 1g سدیم هیدروکسید |
2- صبر کنید تا محلول ها، هم دما شوند. pH هر یک از محلول های تهیه شده را اندازه گرفته و در جدول ثبت کنید.
3- به هر کدام از بشرها حدود 0/3g مخمر نان اضافه کنید و هم بزنید.
4- به هر یک از ظرف ها مقدار 5ml آب اکسیژنه 35% اضافه کنید.
5- مدتی صبر کنید و ارتفاع حباب ایجاد شده را اندازه گیری کرده و در جدول ثبت کنید.
| ظرف | pH | ارتفاع حباب |
| 1- آب مقطر | ||
| 2- سرکه | ||
| 3- آب لیمو | ||
| 4- سدیم هیدروژن کربنات | ||
| 5- سدیم هیدروکسید |
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 71 کتاب درسی)
1- بیش ترین ارتفاع حباب مربوط به کدام بشر است؟ چرا؟
2- مشخص کنید افزایش یا کاهش pH چه تأثیری بر عملکرد آنزیم کاتالاز دارد؟ چرا؟
3- در مورد درستی جمله ی «همه آنزیم ها در pH خنثی بهترین فعالیت را دارند» تحقیق کنید.
4- تحقیق کنید که چگونه برخی مواد نگه دارنده و یا دارویی باعث کاهش فعالیت آنزیم کاتالاز شده و زمینه را برای ایجاد بیماری های سرطانی مهیا می کنند.
اتین (استیلن) که در سال 1836 توسط «ادموند داوی» کشف شد، گازی بی رنگ، به شدت آتش گیر و با بویی شبیه بوی سیر می باشد. مخلوط اتین و هوا بسیار منفجر شونده است، بنابراین آن را به صورت محلول در استون و به همراه مواد متخلخل ذخیره و حمل می کنند. ساده ترین روش تولید اتین، اضافه کردن آب به کلسیم کاربید است.
اتین بسیار واکنش پذیر است و با استفاده از کاتالیزگرهای فلزی به اتن و سپس به اتان کاهش می یابد، اتین در مجاورت سولفوریک اسید با آب واکنش داده و به وینیل الکل ناپایدار و سپس به اتانول تبدیل می شود. اتین در اثر تماس با فلز نقره و مس به ترکیب خطرناک و انفجاری اتینید نقره یا مس تبدیل می شود، این واکنش گاهی برای شناسایی اتین به کار می رود. اتین در جوش کاری و برش فلزات استفاده می شود.
دستور کار
1- شش گرم از کلسیم کاربید (CaC2) را از دهانه بطری آب به داخل آن انتقال دهید.
2- حدود 10ml آب به بطری اضافه کرده و بادکنکی را در دهانه آن قرار دهید.
3- بادکنک را رها کرده و صبر کنید تا واکنش به پایان برسد.
4- بادکنک را طوری از بطری جدا کنید که گاز از درون آن خارج نشود، سپس آن را به در یک قیف جدا کننده حاوی محلول پتاسیم پرمنگنات بسیار رقیق متصل کنید.
5- شیر قیف جدا کننده را باز کنید و اجازه دهید تا بیش از نیمی از محلول پتاسیم پرمنگنات خارج شود.
6- محلول را هم بزنید، چه اتفاقی می افتد؟
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 73 کتاب درسی)
1- با توجه به این که فراورده های این واکنش گاز اتین و کلسیم هیدروکسید است، معادله نمادی واکنش شیمیایی انجام شده را بنویسید و موازنه کنید.
2- با توجه به ساختار لوویس اتین، واکنش پذیری آن را توجیه کنید.
3- معادله واکنش سوختن گاز اتین به صورت زیر است.
C2H2(g) + $ \frac{5}{2}$ O2(g) → 2CO2(s) + H2O(g) + 1255/5 kJ
با توجه به آن توضیح دهید چرا از این گاز برای جوش کاری قطعات فلزی استفاده می شود؟
4- چرا کلسیم کاربید را در آزمایش گاه باید در ظرف دربسته و به دور از رطوبت هوا نگه داری کرد؟
اغلب مردم در زندگی روزمره خود به تجربه دریافتند که در تهیه مربا، محلول آب و شکر دیرتر از آب خالص می جوشد یا محلول آب و نمک در دمای پایین تر از دمایی که آب خالص یخ می زند، منجمد می شوند، وقتی در رادیاتور ماشین برای جلوگیری از انجماد آب، ضد یخ اضافه می شود، از پدیده کاهش نقطه انجماد استفاده می شود، این نوع خواص محلول ها به جای ماهیت محلول، به تعداد ذره های ماده حل شده غیر فرار بستگی دارد که آن را خواص کولیگاتیو می نامند و برخی از این خواص عبارت اند از: کاهش فشار بخار، کاهش نقطه انجماد، افزایش نقطه جوش و…
دستور کار
1- تا سه چهارم بشر 500 میلی لیتری را از یخ خرد شده پر کنید، سپس حدود 3 قاشق نمک خوراکی در آن بریزید و مخلوط را هم بزنید. به این ترتیب حمام یخ تهیه کرده اید.
2- محلول های زیر را تهیه کنید.
0/005 مول شکر در 500ml آب مقطر
0/01 مول شکر در 50ml آب مقطر
0/005 مول نمک خوراکی در 50ml آب مقطر
3- در سه لوله آزمایش به ترتیب 10ml از محلول های تهیه شده و در لوله چهارم 10ml آب بریزید.
4- داخل هر یک از لوله های آزمایش یک دماسنج قرار داده و آن ها را در حمام یخ بگذارید.
5- محلول ها را به آرامی هم بزنید و به محض تشکیل اولین بلور یخ دما را بخوانید و در جدول زیر یادداشت کنید.
| ردیف | ترکیب | دمای انجماد oC |
| 1 | آب خالص | |
| 2 | شکر 0/005 | |
| 3 | شکر 0/01 | |
| 4 | نمک خوراکی 0/005 |
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 75 کتاب درسی)
1- از مقایسه نقطه شروع انجماد هر یک از محلول ها نسبت به آب خالص چه نتیجه ای می گیرید؟
2- چرا شروع نقطه انجماد دو محلول شکر (2) و (3) با یک دیگر متفاوت است؟
3- با وجود این که تعداد مول های حل شونده محلول (2) و (4) برابر است، چرا شروع نقطه انجماد آن ها متفاوت است؟
4- بررسی کنید یک دستگاه بستنی ساز دستی چگونه کار می کند؟
هنگامی که تبلت یا گوشی تلفن همراه خود را روشن می کنید از انرژی الکتریکی استفاده می کنید، این انرژی توسط دو میله ی فلزی فراهم می شود. آیا هر میله فلزی دارای انرژی است؟ چگونه می توان از میله فلزی انرژی گرفت؟ اولین بار الکساندر ولتا فیزیک دان ایتالیایی از این میله ها انرژی الکتریکی گرفت، وی با استفاده از دو میله فلزی به نام الکترود کاتد و آند که در محلول الکترولیت قرار گرفته اند سلول الکتروشیمیایی ساخت.
یک سلول الکتروشیمیایی در واقع از دو نیم سلول شیمیایی تشکیل شده است که یک دیواره متخلخل بین آن ها قراردارد و قادر است انرژی واکنش های شیمیایی را به جریان الکتریسیته تبدیل کند.
معمول ترین سلول الکتروشیمیایی که همه با آن سر و کار دارند باتری است. باتری ها در زندگی روزمره ی امروزی نقش بسیار مهمی دارند که بدون آن ها زندگی امکان پذیر نیست، استفاده از باتری در ایران به دوره اشکانیان برمی گردد نخستین باتری جهان به نام «پارتیان» دو هزار سال قبل از ولتا، توسط ایرانیان ساخته شده بود.
دستور کار
1- 10 قطعه کوچک دایره ای شکل از ورقه مسی برش دهید (و یا از سکه های مسی یک شکل استفاده کنید).
2- قطعه ها را در محلولی از 3g سدیم کلرید و 15ml سرکه در بشر 250 میلی لیتری شست وشو دهید سپس با آب مقطر شسته و خشک کنید.
3- تعداد 9 قطعه به اندازه و شکل قطعه های مس از مقوا برش دهید و آن ها را در یک بشر قرار داده و در سرکه بخیسانید.
4- به تعداد و اندازه قطعه های مقوا از ورقه آلومینیومی را برش دهید.
5- یک قطعه مس را بردارید و روی آن مقوا و سپس ورق آلومینیومی قرار دهید و بدین ترتیب ادامه دهید تا تمام قطعه ها روی هم چیده شوند.
6- با اتصال دو سیم به ابتدا و انتهای قطعه های مسی آن ها را با چسب نواری بچسبانید .
7- ولتاژ باتری آماده شده را اندازه بگیرید و یا برای روشن کردن لامپ LED از آن استفاده کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 77 کتاب درسی)
1- اگر بدانیم در برگ آلومینیومی تبدیل زیر اتفاق می افتد، معادله زیررا از نظر بار الکتریکی موازنه کنید.
...+(Al(s) → Al3+(aq
این تیغه چه باری دارد؟ چرا؟ آن را قطب کاتد می نامید یا آند؟
2- چرا با گذشت زمان جرم تیغه های مسی تغییری نمی کند؟
3- اگر روی تیغه مس واکنش زیر انجام شود، معادله کلی واکنش باتری را بنویسید.
(2H+(aq) + 2e → H2(g
4- آیا با گذشت زمان شدت نور و جریان تغییر می کند؟ چرا؟
یک روش مقرون به صرفه برای تولید محصولاتی با ظاهری بسیار متفاوت، ایجاد پوشش های نازک با روش الکتریکی است که به آن آب کاری می گویند. طی فرایند آب کاری یک لایه نازک از یک فلز (مثل کروم، نقره، طلا یا مس) به کمک سلول الکترولیتی، سطح یک جسم رسانا را می پوشاند. الکترولیت مورد استفاده برای آب کاری باید دارای یون های فلزی باشد که قرار است لایه نازکی از آن روی جسم قرار بگیرند.
در فرایند تجاری از آب کاری برای بهبود ظاهر و افزایش ارزش، مقاومت در برابرخوردگی و یا بهبود سختی سطوح فلزی استفاده می شود. این آزمایش توصیف یک روش آب کاری برای ایجاد پوشش مسی بر روی یک کلید برنجی یا دیگر اشیای فلزی است.
دستور کار
1- با استفاده از برس سیمی یا سنباده، و تیغه مسی، کلید و تیغه را (الکترودهای سلول را تشکیل خواهند داد) به خوبی تمیز کنید.
2- سه گرم سدیم کلرید و 15ml سرکه را در بشر 250 میلی لیتری بریزید، کلید و تیغه مسی را در آن محلول شستشو دهید سپس با آب مقطر شسته و خشک کنید.
3- با ترازو جرم کلید و میله مسی را اندازه گیری و ثبت کنید.
4- تا سه چهارم بشر 250 میلی لیتری را با محلول مس (II) سولفات پرکنید، سپس با احتیاط 2ml سولفوریک اسید اضافه کنید.
5- حلقه آویزی با سیم مسی برای کلید درست کنید و گیره سوسماری را به آن وصل کنید، کلید را در محلول طوری قرار دهید که کاملاً در محلول غوطه ور بوده ولی گیره سوسماری با محلول تماس نداشته باشد.
6- تیغه مسی را در محلول قرار دهید تا جایی که ممکن است دو الکترود را دور از هم نگه دارید.
7- با استفاده از گیره های سوسماری تیغه مسی را به قطب مثبت و کلید را به قطب منفی منبع تغذیه یا باتری اتصال دهید.
8- با اتصال جریان، شروع آبکاری را مشاهده می کنید، توجه داشته باشید که انتقال مس به سطح کلید کند انجام می شود آب کاری در حدود 10 - 5 دقیقه زمان لازم دارد.
11- هنگامی که پوشش کامل شد منبع جریان را خاموش کنید و با دقت کلید و الکترود مس را از محلول الکترولیت خارج کنید و با آب مقطر شستشو دهید. تیغه مس و کلید را خشک کنید.
12- جرم تیغه مسی و کلید خشک را اندازه گیری کرده و ثبت کنید.
| جرم اولیه الکترود مس (g) | |
| جرم نهایی الکترود مس (g) | |
| جرم اولیه کلید (g) | |
| جرم نهایی کلید (g) |
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 79 کتاب درسی)
1- نیم واکنش اکسایش و کاهش را برای این آزمایش بنویسید.
2- تعداد مول اتم های مس جابه جا شده از الکترود مس را به دست آورید.
3- تعداد مول اتم های مس اندود شده روی کلید چقدر است؟
4- بازده درصدی مس اندود شدن را محاسبه کنید.
5- با این که پلاستیک نارسانا است، امروزه صنعت آب کاری پلاستیک گسترش چشم گیری یافته است.
به نظر شما چگونه آب کاری روی پلاستیک امکان پذیر است؟ در کدام صنایع از این نوع پلاستیک ها استفاده می شود؟
بار و انرژی الکتریکی را می توان در قطعه ای به نام خازن ذخیره کرد. این قطعه در بیش تر مدارهای الکترونیکی به کار می رود. خازن از دو صفحه رسانای روبه روی هم تشکیل شده است که بین آن ها خلأ یا عایقی مانند هوا، شیشه، میکا و… قرار دارد. هنگامی که دو صفحه رسانای خازن را به اختلاف پتانسیل مناسبی وصل کنیم، بارهای الکتریکی جابه جا می شوند. یک صفحه بار مثبت و دیگری بار منفی پیدا می کند.
ظرفیت خازن به مساحت و فاصله صفحه ها از هم و جنس عایق آن وابسته است. انرژی و بار الکتریکی ذخیره شده در یک خازن با ظرفیت مشخص، به اختلاف پتانسیل دو سر آن بستگی دارد. خازن می تواند بار و انرژی خود را در زمان کوتاهی تخلیه کند. به این دلیل خازن ها کاربردهای فراوانی دارند.
دستور کار
در این آزمایش ظرفیت خازن (C) و اندازه مقاومت (R) را طوری انتخاب کنید که حاصل R × C حدود 100 شود.
1- خازن به ظرفیت 4700MF را با مقاومت 20KΩ و کلید قطع و وصل به طور متوالی به دو سر منبع تغذیه یا باتری 9 ولت وصل کنید (شکل 1)
2- با یک رشته سیم رابط، دو سر خازن را به یک دیگر لحظه ای تماس دهید تا از خالی بودن آن مطمئن شوید.
3- ولت سنج را به دو سر خازن وصل کنید و اختلاف پتانسیل دو سر منبع تغذیه را حدود 9 ولت انتخاب کنید.
4- به طور هم زمان کلید مدار را وصل کنید و زمان سنج را به کار اندازید.
5- اختلاف پتانسیل دوسر خازن را هر 20 ثانیه از روی ولت سنج بخوانید و آن را در جدول زیر وارد کنید.
| Vc | (t(s | Vc | (t(s | Vc | (t(s |
| 220 | 120 | 20 | |||
| 240 | 140 | 40 | |||
| 260 | 160 | 60 | |||
| 280 | 180 | 80 | |||
| 300 | 200 | 100 |
6 با توجه به داده های جدول، روی کاغذ میلی متری نمودار اختلاف پتانسیل برحسب زمان را برای پر شدن
خازن رسم کنید.
1- پس از پرشدن کامل خازن، کلید مدار را قطع کنید.
2- دو سر مدار شکل 1 را از منبع تغذیه جدا کرده و سپس آن ها را به هم وصل کنید.
3- کلید مدار را وصل کنید و هم زمان زمان سنج را به کار اندازید.
4- هر 20 ثانیه اختلاف پتانسیل دوسر خازن را هنگام خالی شدن آن بخوانید و در جدول زیر وارد کنید.
| Vc | (t(s | Vc | (t(s | Vc | (t(s |
| 220 | 120 | 20 | |||
| 240 | 140 | 40 | |||
| 260 | 160 | 60 | |||
| 280 | 180 | 80 | |||
| 300 | 200 | 100 |
5- با توجه به داده های جدول، نمودار اختلاف پتانسیل بر حسب زمان را برای خالی شدن خازن روی کاغذ میلی متری رسم کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 81 کتاب درسی)
1- از شیب نمودارهای پر و خالی شدن خازن چه نتیجه ای می گیرید؟
2- بررسی کنید زمان روشن و خاموش شدن چراغ های چشمک زن را چگونه تنظیم می کنند؟
شناخت ابزار و اجزای مدارهای الکتریکی و الکترونیکی توانایی ما را در درک بهتر اصول و قانون های این رشته از علوم افزایش می دهد.
برای ساده تر شدن چگونگی ارتباط بین اجزای مدار، طراحی، آزمایش، دریافت و انتقال داده های مدارهای الکتریکی و الکترونیکی از نمادهایی استفاده می شود که برخی از آن ها در شکل 1 آمده است.
کمیت های شدت جریان (I)، اختلاف پتانسیل (V) و مقاومت الکتریکی (R) در مدارهای الکتریکی مهم هستند، به همین علت دستگاه های اندازه گیری آمپرسنج، ولت سنج و مولتی متر یا چند کاره برای اندازه گیری آن ها ساخته شده اند. این دستگاه ها به صورت عقربه ای و رقمی (دیجیتال) ساخته می شوند. آمپرسنج ها مقاومت درونی کمی دارند و به طور متوالی در مدار قرار می گیرند. ولت سنج ها مقاومت درونی زیادی دارند و آن را به صورت موازی به دو نقطه از مدار یا دو سر قطعه وصل می کنند.
دستور کار
1- منبع تغذیه آزمایش گاهی را از نظر خروجی مستقیم، خروجی متناوب، تک ولتاژ یا چند ولتاژ و گستره تغییرات ولتاژ خروجی بررسی کنید. آیا منبع تغذیه شما فیوز دارد؟ در صورت داشتن فیوز وصل بودن آن را بررسی کنید.
2- لامپ 12 ولت (لامپ ماشین) با سرپیچ، رئوستا و کلید قطع و وصل را به دو سر منبع تغذیه به صورت متوالی ببندید. (شکل 2)
3- ولتاژ منبع تغذیه را 12 ولت انتخاب کنید.کلید را بسته و لغزنده رئوستا را تغییر دهید. چه تغییری در روشنایی لامپ مشاهده می کنید؟ چرا؟
4- ولت سنج و آمپرسنج های موجود را از نظر گستره اندازه گیری، مستقیم یا متناوب بودن، عقربه ای یا رقمی بودن آن ها بررسی کنید.
5- دو سرخروجی منبع تغذیه 12 ولت را به سرهای کناری رئوستا وصل کنید.
6- یک سر ولت سنج ( 12 - 0 ولت) مستقیم را به سر بالایی (لغزنده) رئوستا و سر دیگر آن را به یک سرکناری رئوستا وصل کنید. (پایانه های مثبت و منفی ولت سنج و منبع تغذیه را رعایت کنید.)
7- لغزنده رئوستا را تغییر دهید و تغییرات ولتاژ را در ولت سنج مشاهده کنید. رئوستا در این مدار نقش پتانسیومتر (تقسیم ولتاژ) را دارد.
8- لامپ 12 ولت، آمپرسنج و کلید را به صورت متوالی به دو سر خروجی منبع تغذیه وصل کنید. (شکل 3)
9- ولت سنج را به صورت موازی به دو سر لامپ ببندید، ولتاژ خروجی منبع تغذیه را 12 ولت انتخاب کنید.
10- کلید را ببندید. اختلاف پتانسیل و جریان الکتریکی را از روی ولت سنج و آمپرسنج بخوانید و از رابطه $(R= \frac{V}{I})$ مقاومت الکتریکی لامپ روشن را محاسبه کنید.
11- مولتی متر را از نظرکمیت های قابل اندازه گیری و گستره آن ها بررسی کنید. (شکل 4)
12- با مولتی متر، ولتاژ خروجی مستقیم و متناوب منبع تغذیه را در حالت های مختلف اندازه گیری و با عددهای روی منبع مقایسه کنید.
13- با انتخاب قسمت اهم سنج مولتی متر، مقاومت چند مقاومت رنگی را اندازه گیری کنید و با مقدار نشان داده شده با کدهای رنگی مقایسه کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 83 کتاب درسی)
1- کلید، رئوستا و پتانسیومتر چه نقشی در مدارهای الکتریکی دارند؟
2- اگر در مداری ولت سنج را به صورت متوالی ببندیم، چه تأثیری در مدار می گذرد چرا؟
3- فیوز چیست؟ چگونه در مدار قرار می گیرد و چه نقشی در دستگاه ها دارد؟
مقاومت الکتریکی رسانا به عامل هایی چون طول، سطح مقطع و مقاومت ویژه ی آن بستگی دارد. مقاومت ویژه ی یک ماده به ساختار الکترونی و دمای آن وابسته است. رساناهای الکتریکی خوب، مقاومت ویژه ی بسیار کم و نارساناها مقاومت ویژه بالایی دارند. فلزهای خالص مانند نقره و مس مقاومت ویژه کمی دارند و برخی از آلیاژها مانند کنستانتان (نیکل و مس)، نیکروم (نیکل و کروم)، کرومل (نیکل، کروم و آهن) مقاومت ویژه بالاتری دارند. به همین دلیل سیم های المنت اتو و اجاق های برقی را از این مواد می سازند.
دستور کار
1- تخته مخصوص سیم های مقاومت دار (تخته مقاومت) را انتخاب کنید. (می توانید با دو پیچ به فاصله یک متر در دو طرف یک تخته باریک به طول تقریبی 110cm و یک رشته سیم المنت تخته مقاومت بسازید.) (شکل 2)
2- با تخته مقاومت، رئوستا، آمپرسنج و کلید قطع و وصل مداری متوالی تشکیل دهید.
3- ولت سنج را به دو سر تخت مقاومت ببندید و دو سر مدار را به منبع تغذیه وصل کنید. (شکل 3)
4- کلید را وصل کنید و با تغییر ولتاژ منبع تغذیه و مقاومت رئوستا اختلاف پتانسیل دو سر سیم مقاومت دار را حدود یک ولت انتخاب کنید.
5- اختلاف پتانسیل دو سر سیم و شدت جریان عبوری از آن را اندازه بگیرید.
6- مرحله 4 و 5 را برای ولتاژهای 2 و 3 ولت تکرار کنید و اندازه ها را در جدول زیر وارد نمایید.
| $(R= \frac{V}{I})$ | (I(A | (V(ν | شماره آزمایش |
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 |
7- میانگین مقاومت سیم را از داده های جدول محاسبه کنید و با اندازه گیری دقیق قطر سیم، سطح مقطع آن را (A) به دست آورید.
8- با داشتن اندازه مقاومت (R)، طول سیم (L) و سطح مقطع (A) از رابطه ی زیر مقاومت ویژه (ρ) حساب کنید.
$(R=ρ \frac{L}{A})$
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 85 کتاب درسی)
1- سیم های رسانا با مقاومت ویژه بالا چه کاربرد هایی دارند؟
2- سیم های انتقال انرژی برق چه ویژگی باید داشته باشند؟
3- چرا در آزمایش های اندازه گیری مقاومت رسانای فلزی، ولتاژهای کم مناسب تر است؟
دیود قطعه ای الکترونیکی با پایانه های مثبت و منفی است که جریان الکتریکی را از یک جهت عبور می دهد اما در جهت مخالف به دلیل مقاومت بالایی که از خود نشان می دهد، جریانی از آن نمی گذرد. با دیودها می توان جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کرد. (یک سو سازی) دیود نورگسیل، نوعی دیود است که با اختلاف پتانسیل مناسب (ولتاژ آستانه) و عبور جریان از پایانه مثبت (پایانه بلندتر) به پایانه منفی نور گسیل می کند. امروزه دیودهای نورگُسیل برای نورهای سفید، قرمز، زرد، سبز، آبی و فروسرخ ساخته شده اند.
دستور کار
1- دو باتری را در جا باتری بگذارید و پایانه های آن را به سرهای کناری پتانسیومتر وصل کنید.
2- سرمثبت دیود نورگسیل قرمز را به پایانه مثبت باتری و سر دیگر آن را به یک سر مولتی متر (در حالت میلی آمپر سنج) و سر دیگر مولتی متر را به سر وسط پتانسیومتر وصل کنید. (شکل 1)
3- ولت سنج را به دو سردیود نورگسیل قرمز وصل کنید. با چرخاندن لغزنده پتانسیومتر اختلاف پتانسیل دو سر دیود را به صفر برسانید.
4- با چرخاندن لغزنده پتانسیومتر، ولتاژ آستانه دیود نورگسیل را مشخص کنید. (کم ترین اختلاف پتانسیلی که دیود شروع به گسیل نور می کند.)
| دیود نور گسیل | قرمز | آبی | سفید |
| ولتاژ آستانه |
5- با چرخاندن لغزنده پتانسیومتر، اختلاف پتانسیل دو سر دیود را نیم ولت، نیم ولت افزایش دهید و شدت جریان عبوری را اندازه گیری کنید و اندازه ها را در جدول زیر یادداشت کنید.
| اختلاف پتانسیل دو سر دیود نورگسیل | 0 | 0/5 | 1 | 1/5 | 2 | 2/5 | 3 |
| شدت جریان عبوری از دیود نورگسیل |
6- نمودار شدت جریان (محور عمودی) برحسب اختلاف پتانسیل (محور افقی) برای دیودهای نورگسیل قرمز، آبی و سفید را جداگانه روی کاغذ میلی متری رسم کنید و آن ها را با هم مقایسه کنید.
پرسش و فعالیت های تکمیلی (صفحه ی 87 کتاب درسی)
آیا دیودهای نورگسیل از قانون اهم پیروی می کنند؟ چرا؟