الوحدة 01: المادة في الكون
الأهداف:
المفاهيم:
• تعريف الكون : أبعاده و مكوناته
( المجرات، النجوم و الكواكب).
• تعريف المادة في الأشياء لتي
تحيط بنا و في الكون تركيبها من
حيث البروتونات ، النيوترونات
و الإلكترونات.
• تماسك المادة على المستويين :
العياني و المجهري و توضيح
ذلك بثلاثة أفعال متبادلة أساسية.
مؤشرات الكفاءة:
• استعمال عقلاني أسماء الأشياء
المدروسة في الفضاء.
• تحويل السنة الضوئية إلى المتر
و العكس.
استعمال الأسس عدد 10 لمقارنة
الأبعاد في الكون.
ـ كيف تتوزع المادة عند الانتقال من اللا متناه الصغر (الذرة) إلى اللا متناه الكبر (الكون)؟
ـ ما هو المعامل الذي يجب ضرب أبعاد الذرة به للإنتقال الى سلم المجرة التي ننتمي إليها؟
1 ـ من الذرة إلى المجرة :
ـ ما هي الذرة ؟
يمكن تشبيه الذرة بكرة نصف قطرها من رتبة 0.1
نانو متر ، رمزه(n.m)، حيث : m 1 n.m = 10-9 .
لا يمكن رؤية الذرات بالعين المجردة ، ولا حتى
بالمجهر الضوئي، إلا أنه يمكن كشف وجودها بفضل
المجهر ذو القوة الذرية (1989م)، أو المجهر الإلكتروني
تتكون الذرة من :
ـ نواة تحمل شحنة موجبة .
ـ الكترونات تحمل شحنة سالبة ، في حركة سريعة
حول النواة.
يمكن تشبيه نواة الذرة بكرة نصف قطرها أصغر من
نصف قطر الذرة بـ 100 000مرة ، أي أنه من رتبة
الفمتومتر ، رمزه (fm): 1 fm = 10-15 m
ـ الكون كبير جدا
عرفت وحدات القياس القديمة، على مستوى الإنسان، بالنسبة للكون على أساس أن هذا الإنسان هو مركز الكون. كان يعتبر الكون في القرون الوسطى صغيرا ، وكان يعتقد أن النجوم و الكواكب تدور على كرات شفافة و متمركزة.
ـ من المجهر إلى ...
منذ القرن السابع عشر و المشاهدات الأولية بالمجهر و التيلسكوب،وسلم القياس في تغير.
فمن الباكتريات المشاهدة بالمجاهر الأولى إلى الجزيئات والذرات المكتشفة، أمكن مشاهدة أشياء صغيرة بمقدار جزء من المليون مرة.وازداد سلم الأبعاد الصغيرة من المليمتر إلى النانومتر ( 10-9 m ) ، فأصبح غير ممكن رؤية الأشياء بالضوء العادي و لكن يجب
استعمال أضواء رقيقة جدا كالحزم الإلكترونية للمجاهر الإلكترونية.
لدراسة المناطق من رتبة : 10-15 m التي توافق الحد الحالي يجب استعمال مسرع الجسيمات ( كلفته جد كبيرة ) و الكشف عن الأبعاد الأصغر من ذلك غير ممكن حاليا إلا نظريا.
ـ ...إلى التليسكوب
لا نعرف أبعاد الكون.غير أنه وبفضل أجهزة التيلسكوب
الحديثة، استطاع الإنسان أن يشاهد إلى مسافات بعيدة:
من رتبة مائة ألف مليار المليار من الكيلو متر (km ):
( m 1026 ).
غير أن المشاكل المتعلقة بـ اللامتناه في الكبر ليست نفسها بالنسبة للامتناه في الصغر.
التليسكوبات مثل(تليسكوب Huble ) مكلفة و نتائج اكتشافاتها متعلقة بكمية الضوء التي يمكن أن تتلقاها. و هكذا لا يمر أسبوع واحد إلا وتزداد مسافة الرؤية، أي أن الكون لا متناه.
3/ ميكرو/ ماكرو: السلم االكوني
الكون، إذن كبير جدا و لا يشغل فيه الإنسان موقعا مميزا. وسلم المسافات معرف عن طريق أسس العدد عشرة،حيث يعبر به عن أبعاد الذرات أو مكوناتها ،
و كذا المسافة بين المجرات الأكثر بعدا.
2/ النجوم والمجرات:
ـ مجرتنا:
تحتوي مجرتنا(مجرة التبانة la voie lactée)على ما يقارب من 200 مليار من النجوم ، ولها شكل قرص منتفخ في المركز و تمتد مجرتنا على 1021m .
على هذا المستوى يصبح سلم الأبعاد المكون من المتر(m) وحتى الوحدة الفلكية unité astronomique حيث :
( 1,5 . 1015m = 1UA) وحدات غير مناسبة لقياس الأطوال.
تستعمل عندئذ السنة الضوئية (année de lumière ):
• السنة الضوئية (a.l) هي المسافة المقطوعة من طرف الضوء في الخلاء خلال سنة واحدة.
1a.l 365×24×3600×3,00. 108
1,0 × 1013 km
• تقع الشمس على بعد 3,0 × 104 سنة ضوئية من مركز المجرة و تدور دورة كاملة حول هذا المركز مستغرقة مدة قدرها 250 مليون سنة.
ـ المجرات الأخرى
• يوجد في الكون ملاييرمن المجرات ، تظهر لنا في أشكال عدة.أقرب مجرة إلى كوكب الأرض هي مجرة Andromedeوتبعد عنها بـ 2 مليون سنة ضوئية.
رغم هذا العدد الكبير من المجرات المتجمعة على شكل ركام ،ويتباعد بعضها عن بعض: الكون في حالة توسع .
•بفضل آخر التيلسكوبات ، يمكن ملاحظة الكون إلى مسافة 15 مليار سنة ضوئية. المسافة بين نجوم المجرة الواحدة هي من رتبة سنة ضوئية واحدة.
الفضاء بين النجوم والمجرات مكون أساسا من فراغ:أي أن الجزء المشغول من طرف المادة فيه صغير جدا. على مستوى السلم الكوني ، تعتبر المادة أساسا ذات فجوات.
3/الأفعال المتبادلة بين الجسيمات العنصرية
3 ـ1 تعدد الطبيعة:
التعدد في الطبيعة ناتج عن ترتيب الذرات فيما بينها.وكان يعتقد
في القديم و خلال مدة طويلة أن الذرة هي أصغر عنصر في
الكون.
نعلم الآن أن أصغر حبيبة للمادة التي تُكسبها خصائصها العينية هي الجزيء المكون من الذرات و ليس الذرة في حد ذاتها، كما أن الذرات قابلة للتقسيم.
إذا كان الجزيء يشكل ''آجورة'' المادة العينية فكل من البروتون، النيوترون و الإلكترون تشكل ''آجورات'' الجزيء.
• نسمي حبيبة عنصرية كل حبيبة غير قابلة للتقسيم و هذا المفهوم متعلق بمدى المعرفة
و الوسائل التقنية للبحوث.
ملاحظة :
تتشكل المادة في الأجسام الصلبة الشاردية من شوارد مرتبة بانتظام في بلورات.
2/ الحبيبات العنصرية
• يعتبر الإلكترون بمثابة حبيبة عنصرية ، و يحمل
أصغر شحنة كهربائية معروفة.
• النواة ليست حبيبة عنصرية لكونها تتتشكل من بروتونات
و نيوترونات و التي تعتبر حبيبات عنصرية.
تذكير: مميزات الحبيبات العنصرية في الذرة :
الاسم كتلة شحنة نصف قطر
بروتون 1,67×10-27 kg +1,6×10-19C 1,2×10-15 m
نيوترون 1,67×10-27 kg 0 1,2×10-15 m
إلكترون 9,11×10-31 kg -1,6×10-19 C 4,0× 10-15 m
• كتلة نوية (مكونات النواة) أكبر بـ 10 3 مرة من كتلة الإلكترون.
• نصف قطر نوية من رتبة (fm).
• نصف قطر الذرة من رتبة 100 بيكو.متر و أكبر بـ 10 5 مرة من نصف قطر النواة.
• للذرة بنية فراغية و هذا صالح لكل الكون من اللامتناه الصغر إلى اللامتناه الكبر.
3 ـ 2 الأفعال المتبادلة الأساسية
تماسك المادة محقق بواسطة الأفعال المتبادلة سواء على المستوى المجهري بين الحبيبات العنصرية (إلكترون، بروتون و نيوترون) أوعلى المستوى العياني بين الأجسام الكتلية
( أجسام عادية ، كواكب، مجرات ...إلخ). من بين هذه الأفعال، نذكر الأفعال الثلاث الأساسية :
ـ الفعل المتبادل الجاذب.
ـ الفعل المتبادل الكهربائي.
ـ الفعل المتبادل القوي.
لا يوجد حالياً أي تعليق