דף הבית

גוף וחומר: מושגי יסוד

 

תכונות חומרים

 

 מסה ונפח

 

צפיפות

 

הנדסת חומרים, תיכון ותכנון

 

חומרים טבעיים והנדסיים

 

חומרים: תועלת ומחיר סביבתי

 

 

 

חומרים טבעיים וחומרים הנדסיים

מה ההבדל בין שתי הקבוצות הבאות:

א.     עץ, חימר, ברזל, אבן

ב.      פלדה, לחם, פלסטיק, תרופות

אם קשה לכם למצוא את הגורם שמפריד בין שתי הקבוצות, קראו את הקטעים הבאים וחזרו בסוף, לענות על השאלה.

לאורך המשימות השונות, תכננתם או הסברתם שימושים שונים בחומרים שונים. את החומרים האלה אפשר לחלק לשתי קבוצות. הקבוצה הראשונה הם חומרים טבעיים, כלומר חומרים שהאדם מוצא בטבע. הקבוצה השניה היא קבוצת החומרים המתקבלים משימוש בחומרים טבעיים אשר נקראים חומרים הנדסיים.

 

איך מכינים לחם, האם לדעתכם לחם הוא חומר הנדסי?

 
 
 

 לישת עיסת הבצק המכילה מים, קמח,

שמרים, ותבלינים

השימוש בחומרים הנדסיים הוא נרחב ולמעשה אנו נתקלים בחומרים אלו בכל יום ויום. התערובת הנוצרת מערבוב שניים או יותר חומרים, מוביל לתוצר סופי שתכונותיו טובות יותר מתכונות כל אחד מחומרי המוצא. למעשה, הבניין בו אתם יושבים כרגע, הוקם בעזרת חומרים הנדסיים. נסו למצוא לפחות חומר אחד כזה.

 

למעשה, חומרים רבים מיוצרים מתערובות של חומרי מוצא שונים. הפלדה היא תערובת של ברזל עם פחמן. במקרה של הפלדה, בזכות תוספת של אחוז קטן של פחמן לברזל בשלבי הכנתו, ניתן לקבל חומר הנדסי (חומר שמורכב מחומרי מוצא טבעיים) חזק בהרבה מחומרי המוצא שלו. ערבוב חומרים נקרא תערובת, ובמקרים רבים, ניתן להפריד את התערובת חזרה לחומרי המוצא המרכיבים אותה.

 
                             

 

 

 

 

 

 

בספר שמות פרק א פסוק י"ד כתוב: וַיְמָרְרוּ אֶת-חַיֵּיהֶם בַּעֲבֹדָה קָשָׁה, בְּחֹמֶר וּבִלְבֵנִים, וּבְכָל-עֲבֹדָה, בַּשָּׂדֶה--אֵת, כָּל-עֲבֹדָתָם, אֲשֶׁר-עָבְדוּ בָהֶם, בְּפָרֶךְ.

איך לדעתכם הכינו בני ישראל את הלבנים בתקופת העבדות?

   

 בית מלאכה להכנת לבנים

בית מלבנים

 

 

 

בתוך קבוצת החומרים ההנדסיים שהאדם פיתח, יש גם חומרים מלאכותיים לגמרי שהאדם ייצר על ידי תגובות כימיות של חומרי מוצא שונים. בתגובה הכימית, חלקיקים של חומר אחד נקשרים לחלקיקים של חומר אחר ונוצר חומר חדש לחלוטין ששונה בתכונותיו מחומרי המוצא. חומר שבנוי מחומרים אחרים נקרא "תרכובת". גם בטבע ישנן תרכובות רבות, אך כאשר האדם עושה את התגובה הכימית קוראים לחומרים אלה תרכובות מלאכותיות או חומרים סינטטיים. את התרכובות לא ניתן להפריד חזרה לחומרי המוצא שמהם הם הוכנו, אלא בתהליך כימי. דוגמאות לתרכובות מלאכותיות הם כל חומרי הפלסטיק אשר ייצורם כולל שלב שבו משתמשים בחומרי מוצא אשר עוברים תגובה כימית ביניהם שלאחריה נוצר חומר חדש לגמרי שאינו ניתן להפרדה לחומרי המוצא. פיתוח תרופות כולל תגובות כימיות בין חומרי המוצא והחומרים החדשים שמתקבלים הן תרכובות בעלות פעילות העשויה לעזור לבריאות האדם. על תערובות ותרכובות נלמד בהרחבה בשנה הבאה.

 

כעת נחזור לשאלה שהתחילה את הנושא והפעם ננסה לענות עליה על בסיס הידע שצברנו.

מה ההבדל בין שתי הקבוצות הבאות:

א.     עץ, חימר, ברזל, אבן

ב.      פלדה, לחם, פלסטיק, תרופות

 

סיכום:

1.      חפצים שונים מיוצרים מחומרים שונים.

2.      שלושת השלבים החשובים בכנת מוצר מחומר גלם הם התיכון, תכנון והנדסת החומרים.

3.      החומרים להכנת המוצר נבחרים בהתאם לתכונות השונות שלהם.

4.      חומרים אלה יכולים להיות חומרים טבעיים או חומרים הנדסיים.

5.      הכנת החומרים כוללת תהליכים שונים המתחילים בהפקת החומר הגולמי, עיבודו, ולבסוף חיבור חומרים שונים והרכבת המוצר הסופי.

 

כעת נעבור שוב על התרשים שראינו לפני מספר שעורים ומקשר בין כל מה שלמדנו:

 

 

כעת נעבור לחלק האחרון של הפרק. נדון בתועלת ובמחיר של התפתחות מדע החומרים.