Χημεία (Β Γυμνασίου) - Βιβλίο Μαθητή (Εμπλουτισμένο)
1.2 Καταστάσεις Των Υλικών Ενότητα 2: Από Το Νερό Στο Άτομο Επιστροφή στην αρχική σελίδα του μαθήματος

 

img18

 

Το χρώμα αλλάζει με το φως

Το χρώμα αλλάζει με το φως.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Σκληρομετρική κλίμακα του Mohs

1. Τάλκης
2. Γύψος
3. Ασβεστίτης
4. Φθορίτης
5. Απατίτης
6. Άστριος
7. Χαλαζίας
8. Τοπάζιο
9. Κορούνδιο
10. Διαμάντι

Κάθε ορυκτό χαράζει τα προηγούμενα και χαράζεται από τα επόμενα.

 

1.3 Φυσικές ιδιότητες των υλικών

Πρώτες σκέψεις: Το μνημειακό γλυπτό «Ο ηνίοχος των Δελφών» είναι φτιαγμένο ατό ορείχαλκο. Ο χαλκός και ο ορείχαλκος είναι υλικά που χυτεύονται και σμιλεύονται εύκολα και αποκτούν στιλπνή επιφάνεια. Οι παραπάνω ιδιότητες έκαναν το χαλκό και τον ορείχαλκο κατάλληλα υλικά για κατασκευή αγαλμάτων, όπλων και άλλων αντικειμένων κατά την αρχαιότητα. Μαθαίνουμε τις ιδιότητες των υλικών, για να διαλέγουμε για κάθε κατασκευή τα πιο κατάλληλα υλικά.

Μετά τη μελέτη αυτού του κεφαλαίου θα μπορείς:

  1. Να περιγράφεις τις φυσικές ιδιότητες ενός υλικού.
  2. Να συγκρίνεις τα διάφορα υλικά ως προς τη σκληρότητά τους και ως προς την πυκνότητά τους.
  3. Να διαλέγεις με βάση τις ιδιότητες των υλικών που σου δίνονται το πιο κατάλληλο για μια συγκεκριμένη χρήση.
key σκληρότητα, ελαστικότητα, ευθραυστότητα, πυκνότητα, θερμική, και ηλεκτρική αγωγιμότητα

Τα άνθη έχουν διάφορα χρώματα. Τα κρασιά και τα φαγητά έχουν χαρακτηριστικές οσμές και γεύσεις. Το χρώμα, η γεύση, και η οσμή είναι μερικές από τις φυσικές ιδιότητες που έχει κάθε υλικό. Εκτός από αυτές τα διάφορα υλικά έχουν και άλλες φυσικές ιδιότητες, όπως είναι η σκληρότητα, η ελαστικότητα, η ευθραυστικότητα, η πυκνότητα και η αγωγιμότητα.

Με το νύχι σου μπορείς να χαράξεις το σαπούνι ή το κερί, ενώ δεν μπορείς να χαράξεις το μάρμαρο ή το σίδερο. Με ένα μαχαιράκι μπορείς να σκαλίσεις το ξύλο, όχι όμως το ατσάλι. Άλλα υλικά είναι περισσότερα και άλλα λιγότερα σκληρά, διαφέρουν δηλαδή ως προς τη σκληρότητα. Η σκληρότητα ενός υλικού εκφράζει τη δυνατότητά του να χαράζει ή να χαράζεται από άλλα από άλλα υλικά . Η μέτρηση της σκληρότητας, κυρίως για τα ορυκτά, γίνεται με την εμπειρική σκληρομετρική κλίμακα Μος (Mohs) . Στην κλίμακα αυτή κάθε ορυκτό χαράζει τα προηγούμενα και χαράζεται από τα επόμενα ορυκτά (πίνακας 1). Τα ελαστικά του αυτοκινήτου κατασκευάζονται από συνθετικό καουτσούκ, το οποίο περιέχει λεπτό ατσάλινο πλέγμα. Τα δύο αυτά υλικά, καουτσούκ και το ατσάλι, χρησιμοποιούνται στη συγκεκριμένη περίπτωση, επειδή έχουν την ιδιότητα να επανέρχονται στο αρχικό τους σχήμα μετά από παραμόρφωση. Έχουν δηλαδή μεγάλη ελαστικότητα.

Ένα γυάλινο ποτήρι σπάζει, όταν πέσει στο σκληρό δάπεδο. Δε συμβαίνει όμως το ίδιο με ένα πλαστικό ποτήρι. Το γυαλί έχει μεγαλύτερη ευθραυστότητα από το πλαστικό. Τα υλικά που θραύονται (σπάνε) εύκολα τα χαρακτηρίζουμε εύθραυστα και λέμε ότι έχουν μεγάλη ευθραυστότητα. Αντίθετα, αυτά που αντέχουν σε καταπονήσεις χωρίς να σπάνε λέμε ότι έχουν μικρή ευθραυστότητα.

Ένας φελλός επιπλέει στο νερό, ενώ ένα μεταλλικό καρφί βουλιάζει. Ο φελλός έχει μικρότερη πυκνότητα από το νερό, ενώ αντίθετα το καρφί έχει μεγαλύτερη. Η πυκνότητα εκφράζει τη μάζα ενός υλικού που περιέχεται σε ορισμένο όγκο του και υπολογίζεται από τη σχέση ρ = m/V, όπου m η μάζα του υλικού και V ο όγκος του. Συνήθως εκφράζεται σε g/cm3.

 

Τα καλώδια που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και συσκευές αποτελούνται από χάλκινα σύρματα, τα οποία περιβάλλονται από πλαστικό. Κατασκευάζονται έτσι, ώστε το ηλεκτρικό ρεύμα να κυκλοφορεί μόνο στο εσωτερικό των καλωδίων. Ο χαλκός χρησιμοποιείται σ’ αυτές τις περιπτώσεις γιατί έχει μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα, δηλαδή επιτρέπει να περνά με μεγάλη ευκολία το ηλεκτρικό ρεύμα. Αντίθετα, το πλαστικό έχει ελάχιστη ηλεκτρική αγωγιμότητα.

 

Αν θερμάνουμε μια μεταλλική ράβδο στο ένα άκρο της, γρήγορα ανεβαίνει η θερμοκρασία σε όλη τη μάζα της. Αυτό γίνεται επειδή τα μέταλλα έχουν μεγάλη θερμική αγωγιμότητα, δηλαδή επιτρέπουν να περνά με ευκολία η θερμότητα μέσα από τη μάζα τους. Αυτός είναι ένας λόγος που τα σώματα των καλοριφέρ κατασκευάζονται από μέταλλα. Αντίθετα, οι λαβές πολλών μαγειρικών σκευών είναι κατασκευασμένες από βακελίτη ή από ξύλο, υλικά που έχουν μικρή θερμική αγωγιμότητα, για να μην καίγεται όποιος τα χρησιμοποιεί. Τα περισσότερα υλικά που είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος είναι και κακοί αγωγοί της θερμότητας και αντίστροφα.

 

 

 

ΠΙΝΑΚΑΣ 2. Ιδιότητες υλικών και εφαρμογές
Υλικό Ιδιότητα Εφαρμογή
Αλουμίνιο Μικρή πυκνότητα Ελαφρά κράματα
Διαμάντι Σκληρότητα Κοπή τζαμιών
Υδράργυρος Μεγάλη πυκνότητα, υγρός Βαρόμετρα, θερμόμετρα
Μόλυβδος Μεγάλη πυκνότητα Βαρίδια για δίχτυα ψαρέματος
Χαλκός Αγωγιμότητα Καλώδια
Καουτσούκ Ελαστικότητα Λάστιχα αυτοκινήτου
Λεξάν Άθραυστο Αλεξίσφαιρα τζάμια
Ατσάλι Ελαστικότητα Σκελετοί κτιρίων, λάστιχα αυτοκινήτου

 

Τα πέδιλα χαράζουν τον πάγο

Τα πέδιλα χαράζουν τον πάγο

Οι ουρανοξύστες έχουν σκελετό από ατσάλι, υλικό με μεγάλη ελαστικότητα

Οι ουρανοξύστες έχουν σκελετό από ατσάλι, υλικό με μεγάλη ελαστικότητα

Αλεξίσφαιρα τζάμια από lexan

Αλεξίσφαιρα τζάμια από lexan

Ο θερμός αέρας έχει μικρότερη πυκνότητα από τον ψυχρό.

Ο θερμός αέρας έχει μικρότερη πυκνότητα από τον ψυχρό.

Συνοψίζοντας

24

 

Στάση για εμπέδωση

1. Συμπλήρωσε με τις κατάλληλες λέξεις τα κενά στις παρακάτω φράσεις. Βρες την κρυμμένη λέξη στα τετράγωνα με το χρωματισμένο πλαίσιο. (Στόχος 1ος)

2. Να κατατάξεις σε σειρά αυξανόμενης σκληρότητας τα παρακάτω υλικά: γυαλί, κιμωλία, διαμάντι, κερί. (Στόχος 2ος)

3. Να κατατάξεις σε σειρά αυξανόμενης πυκνότητας τα παρακάτω υλικά: νερό, ξύλο, σίδηρος, λάδι (Στόχος 3ος)

4. Με βάση τις πληροφορίες του πίνακα 2 (σελίδας 36) και την εμπειρία σου, να προτείνεις: (Στόχος 4ος)

  • δύο υλικά για την κατασκευή κοσμημάτων,
  • ένα υλικό για την κατασκευή ενός ελαφρού αυτοκινήτου,
  • ένα υλικό για την κατασκευή γέφυρας,
  • ένα υλικό για την κατασκευή χαρακτικών έργων.

Να αιτιολογήσεις τις επιλογές σου.