الاختبار الأول في العلوم الفيزيائية للفصل الأول، السنة الأولى متوسط
المدة: ساعة ونصف المحاور: الحالات الفيزيائية للمادة وخواصها، تغيرات الحالة الفيزيائية للماء ودرجة الحرارة أثناء التغير، قياس الحجم والكتلة، المزائج المتجانسة وغير المتجانسة وطرائق الفصل
التمرين الأول: معارف عامة (4 نقاط)
أجب بـ صحيحة أو خاطئة عن كل عبارة من العبارات الآتية، ثم صحّح العبارة الخاطئة وعلّل العبارة الصحيحة (0,5 ن للحكم + 0,5 ن للتصحيح أو التعليل لكل عبارة):
- للماء السائل شكل خاص به لا يتغير مهما كان الإناء الذي يوضع فيه.
- يمكن ضغط الغاز المحبوس في حقنة بينما لا يمكن ضغط السائل بسهولة.
- يسمى تحول الماء من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة التبخر.
- مزيج الماء والزيت مزيج متجانس.
الحل وسلم التنقيط
حل التمرين الأول (4 ن)
- خاطئة (0,5): الماء السائل يأخذ شكل الإناء الذي يوضع فيه (0,5).
- صحيحة (0,5): الغاز قابل للانضغاط والسائل غير قابل للانضغاط تقريبا (0,5 للتعليل).
- خاطئة (0,5): تسمى هذه العملية التكاثف (0,5)، أما التبخر فهو الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية.
- خاطئة (0,5): هو مزيج غير متجانس لأن الزيت والماء يبقيان منفصلين ونميّز طورين (0,5).
التمرين الثاني: تسخين الجليد (5 نقاط)
وضع تلميذ في مخبر المتوسطة قطعا من الجليد الصافي في كأس، وأدخل فيها مقياس حرارة، ثم سخّنها بلهب هادئ وسجّل درجة الحرارة كل دقيقتين. النتائج في الجدول الآتي:
| $t$ (min) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $\theta$ ($^\circ\text{C}$) | -10 | -5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 20 | 30 |
- ما الحالة الفيزيائية للماء عند اللحظة $t=0$؟ (0,5 ن)
- ما درجة حرارة انصهار الجليد؟ كيف استنتجتها من الجدول؟ (1 ن)
- ما مدة الانصهار؟ (0,5 ن)
- ارسم المنحنى $\theta=f(t)$ على ورقة ملمترية، باستعمال السلم: $1\ \text{cm}$ لكل $2\ \text{min}$ على محور الفواصل، و$1\ \text{cm}$ لكل $5\ ^\circ\text{C}$ على محور التراتيب. (2 ن)
- سمِّ التغير الفيزيائي الذي حدث بين اللحظتين $t=4\ \text{min}$ و$t=10\ \text{min}$، ثم سمِّ التغير العكسي له. (1 ن)
الحل وسلم التنقيط
حل التمرين الثاني (5 ن)
- عند $t=0$ تكون درجة الحرارة $-10\ ^\circ\text{C}$ أي أقل من $0\ ^\circ\text{C}$، فالماء في الحالة الصلبة (جليد). (0,5)
- درجة حرارة انصهار الجليد هي $0\ ^\circ\text{C}$ (0,5). استنتجتها من كون درجة الحرارة بقيت ثابتة عند $0\ ^\circ\text{C}$ من $t=4\ \text{min}$ إلى $t=10\ \text{min}$ أثناء الانصهار (0,5).
- مدة الانصهار: $10-4=6\ \text{min}$. (0,5)
- رسم المنحنى (2 ن):
- رسم المحورين وتسميتهما بالمقدارين ووحدتيهما، واحترام السلم (0,75)
- تعيين النقاط التسع تعيينا صحيحا (0,75)
- شكل المنحنى: جزء صاعد من $-10$ إلى $0\ ^\circ\text{C}$، ثم قطعة أفقية عند $0\ ^\circ\text{C}$ بين $4$ و$10\ \text{min}$، ثم جزء صاعد إلى $30\ ^\circ\text{C}$، مع عنوان للمنحنى (0,5)
- التغير بين $4$ و$10\ \text{min}$ هو الانصهار (0,5)، والتغير العكسي هو التجمد (0,5).
التمرين الثالث: قياس الحجم والكتلة (4 نقاط)
يريد ياسين قياس حجم قطعة معدنية صغيرة وكتلة كمية من زيت الزيتون في المخبر.
أولا: يضع في مخبار مدرج ماء فيشير مستوى الماء إلى $50\ \text{mL}$. يغمر القطعة المعدنية كليا في الماء فيرتفع المستوى إلى $64\ \text{mL}$.
ثانيا: كتلة كأس فارغة $120\ \text{g}$، وكتلتها بعد صب كمية من زيت الزيتون فيها $165\ \text{g}$.
- ما اسم الأداة المستعملة لقياس حجم السائل؟ وما اسم الأداة المستعملة لقياس الكتلة؟ (0,5 ن)
- احسب حجم القطعة المعدنية. (1 ن)
- عبّر عن هذا الحجم بالوحدة $\text{cm}^3$ ثم باللتر $\text{L}$. (1 ن)
- احسب كتلة زيت الزيتون. (1 ن)
- عبّر عن هذه الكتلة بالكيلوغرام $\text{kg}$. (0,5 ن)
الحل وسلم التنقيط
حل التمرين الثالث (4 ن)
- الأداة المستعملة لقياس الحجم: المخبار المدرج (0,25)، والأداة المستعملة لقياس الكتلة: الميزان (0,25).
- حجم القطعة هو الفرق بين القراءتين:
$$V=64-50=14\ \text{mL}$$ (0,5 للعلاقة + 0,5 للنتيجة مع الوحدة)
- $1\ \text{mL}=1\ \text{cm}^3$ إذن $V=14\ \text{cm}^3$ (0,5). وبما أن $1\ \text{L}=1000\ \text{mL}$ فإن $V=\dfrac{14}{1000}=0{,}014\ \text{L}$ (0,5).
- كتلة الزيت:
$$m=165-120=45\ \text{g}$$ (0,5 للعلاقة + 0,5 للنتيجة)
- $1\ \text{kg}=1000\ \text{g}$ إذن $m=\dfrac{45}{1000}=0{,}045\ \text{kg}$ (0,5).
الوضعية الإدماجية (7 نقاط)
خلال رحلة مدرسية إلى منطقة غرداية، جمعت أمينة في قارورة شفافة كمية من الماء، وأضافت إليها رملا وقليلا من الملح وبعض الزيت. رجّت القارورة جيدا ثم تركتها ساكنة، فلاحظت أن الرمل استقر في القاع وأن الزيت طفا على السطح، أما الملح فاختفى في الماء.
تريد أمينة استرجاع كل مكوّن من مكونات هذا المزيج على حدة.
- هل المزيج الموجود في القارورة متجانس أم غير متجانس؟ علّل إجابتك. (1 ن)
- ماذا نسمي الماء المحتوي على الملح المنحل فيه؟ علّل. (1 ن)
- اقترح مراحل مرتبة لفصل مكونات المزيج، مبيّنا لكل مرحلة تقنية الفصل المستعملة والمكوّن الذي تفصله. (3 ن)
- عند تسخين الماء المالح الصافي المتبقي يختفي الماء ويبقى الملح في الإناء. سمِّ التغير الفيزيائي الذي طرأ على الماء، ثم اقترح طريقة لاسترجاع هذا الماء بعد تبخره، وسمِّ التغير الفيزيائي الحاصل. (2 ن)
الحل وسلم التنقيط
حل الوضعية الإدماجية (7 ن)
- المزيج غير متجانس (0,5) لأننا نميّز بالعين المجردة عدة أطوار: الرمل في القاع، والزيت على السطح، والماء (0,5).
- نسميه محلولا مائيا (مزيجا متجانسا)، ويُقبل أحد الجوابين (0,5)، لأن الملح انحل في الماء ولا نميّز مكوّنيه بالعين المجردة، فنرى طورا واحدا (0,5).
- المراحل (لكل مرحلة 1 ن: 0,5 للتقنية و0,5 للمكوّن. يُقبل كل ترتيب صحيح علميا):
- المرحلة 1: الترويق (نترك المزيج يستقر ثم نسكب السائلين بلطف في إناء آخر) أو الترشيح، فيبقى الرمل ونفصله عن الماء المالح والزيت (1).
- المرحلة 2: نضع السائلين في قمع الفصل ونتركهما يستقران ثم نفتح الصنبور، فينزل الماء المالح ويبقى الزيت في القمع، فنفصل الزيت عن الماء المالح (1).
- المرحلة 3: التبخير بتسخين الماء المالح، فيتبخر الماء ويبقى الملح الصلب في الإناء (1).
- التغير الفيزيائي الذي طرأ على الماء هو التبخر (1). لاسترجاع الماء نبرّد بخار الماء (نجمعه على سطح بارد أو نمرره في أنبوب مبرّد) فيتحول إلى سائل، والتغير الحاصل هو التكاثف (1).