هدية لطلاب الصف الأول الاعدادي الأزهرى 3 نماذج للأبحاث المطلوبة

النموذج الأول

دور القوى الكهرومغناطيسية في التطور البيئي

القوى الكهرومغناطيسية هي واحدة من بين القوي الأساسية في الطبيعة، (القوى الكهرومغناطيسية وقوى الجاذبية والقوى النووية الضعيفة والقوية)؛ فأي قوة في عالمنا عبارة عن تجميع لنسب مختلفة من هذه القوي الأساسية.

القوي الكهرومغناطيسية هي المسئولة عمليا عن كل مظاهر الحياة اليومية العادية فيما عدا الجاذبية؛ فكل القوي المؤثرة في ربط ما بين الذرات وبعضها البعض يمكن ارجاعها إلى القوة الكهرومغناطيسية التي تؤثر على الجسيمات الكهربية في الذرّة من الكترونات وبروتونات؛ وبذلك يمكن اعتبار قوي "الشد" و"الدفع" التي نتعرض لها في حياتنا اليومية العادية عند الاصطدام بالأجسام العادية آتية من قوى الترابط ما بين الذرات المكونة لأجسامنا وتلك الذرات المكونة للأجسام التي صدمناها.

قديماً كان العلماء يتعاملون مع القوة الكهربية والقوة المغناطيسية على كونهم قوى مختلفة، إلا أن غير ذلك عالم الفيزياء الإسكتلندي «جايمس ماكسويل» في عام 1873، حيث استطاع وضع نظرية موحدة للكهرومغناطيسية، تفسر هذه النظرية كيف تتأثر الجسيمات المشحونة بالمجال الكهربي والمجال المغناطيسي معاً.

حيث اكتشف ماكسويل أن الشحنات الكهربية المتشابهة تتنافر والشحنات الكهربية المختلفة تتجاذب كما أن الأقطاب المغناطيسية المتماثلة تتنافر والأقطاب المغناطيسية المختلفة تتجاذب بطريقة مماثلة لسلوك الشحنات الكهربية

كما أثبت جيمس ماكسويل أن التيار الكهربي ينتج مجالاً مغناطيسياً حول السلك الذي يمر فيه أي أن التيار الكهربي له تأثير مغناطيسي، كما أن المغناطيس يمكن أن ينتج تياراً كهربيا عندما يتحرك سلك في المجال المغناطيسي أو يتحرك المغناطيس حول السلك أي أن المغناطيس له تأثير كهربي

ويمكن تطبيق هذه الحقائق العلمية لتطور البيئة وخدمة المجتمع من خلال الكثير من التطبيقات التكنولوجية التي تعتمد في عملها على القوى الكهرومغناطيسية والتي تستخدم في شتى المجالات مثل المجال الطبي والصناعي والعسكري ومجال توليد الطاقة والاتصالات وغيرها ومن أمثلة تطبيقات واستخدامات القوى الكهرومغناطيسية ما يلي:

·       المغناطيس الكهربي:

وهو يتكون من ملف مصنوع من سلك نحاسي معزول ملفوف حول قضيب من الحديد المطاوع، وهو يعمل على تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة مغناطيسية حيث يعمل قضيب الحديد كمغناطيس مؤقت عندما يمر فيه التيار الكهربي وعند قطع التيار الكهربي يفقد قضيب الحديد مغناطيسيته

ويستخدم المغناطيس الكهربي في الكثير من الآلات والأجهزة مثل الأوناش الكهربية التي تستخدم في رفع قطع الحديد الخردة والسيارات في الموانئ، كما يستخدم المغناطيس الكهربي في صناعة الخلاط الكهربي والجرس الكهربي ومشغل الأسطوانات وغيرها من الأجهزة

·       المولد الكهربي:

جهاز يعمل على تحويل الطاقة الميكانيكية (الحركية) إلى طاقة كهربية اعتماداً على القوى الكهرومغناطيسية (التأثير الكهربي للمغناطيس) والمولدات الكهربية تستخدم في محطات القوى الكهربية المختلفة لإنتاج الكهرباء التي أصبح لا غنى عنها اليوم حيث تستخدم في تشغيل كل شيء تقريباً وهو ما يوضح دورها في تطور البيئة.

·       المحرك الكهربي:

جهاز يعمل على تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة ميكانيكية (حركية) اعتماداً على القوى الكهرومغناطيسية ايضاً، ويستخدم المحرك الكهربي في الكثير من الآلات مثل الخلاط الكهربي والروحة وجميع وسائل النقل

·       كما أن الضوء هو عبارة عن موجات كهرومغناطيسية تتذبذب في الفراغ، موجات الراديو التي تمكنك من التحدث إلى أصدقائك في الجهة الأخرى من العالم عبر هاتفك، أو تنقل إلينا مختلف المحطات والقنوات الإذاعية والتلفزيونية في سرعة فائقة.

·       كما تشمل الموجات الكهرومغناطيسية موجات الميكرويف المستخدمة في طهي الطعام، والأشعة السينية التي تمكن الطبيب من تصوير العظام، وتسهل لمسؤول الأمن في المطارات تفحص محتويات الحقائب دون فتحها. من الضوء إلى الكهرباء

مما سبق يتضح أن للقوى الكهرومغناطيسية الكثير من الفضل علينا حيث كان لها دور كبير جداً في التطور البيئي، حيث أصبحت الحياة تعتمد اعتماداً كلياً على القوى الكهرومغناطيسية ونواتجها.

النموذج الثاني

القوى النووية من الاكتشافات العلمية الحديثة

يوجد في الطبيعة عدد من القوى الأساسية المعروفة لدينا والموجودة في الطبيعة مثل قوى الجاذبية والقوى الكهرومغناطيسية والقوى النووية إحدى هذه القوى التي تم اكتشافها حديثاً في أربعينيات القرن العشرين وهي القوة المسؤولة عن ربط مكونات النواة مع بعضها تنشأ القوى النووية بين البروتونات الموجبة والنيوترونات المتعادلة لربطه ببعضها كما تعمل على التغلب على قوة التنافر بين البروتونات الموجبة وبعضها البعض وبذلك تعمل على استقرار نواة الذرة .

يمكن استخدام الطاقة النووية وتقنياتها في عدة مجالات بجانب توليد الكهرباء، مثل الزراعة والغذاء والطب واستكشاف الفضاء وتحلية المياه. يستخدم المزارعون الإشعاع في عدة دول حول العالم لمنع الحشرات الضارة من التكاثر والتقليل من أعدادها وحماية المحاصيل الزراعية، وبالتالي توفير كميات أكبر من الغذاء للعالم.

وتنقسم القوى النووية إلى نوعين هما:

·       قوى نووية ضعيفة:

وهي تستخدم في الحصول على المواد المشعة والاشعاعات التي تستخدم في الطب والصناعة والعلمي

·       قوى نووية قوية:

وهي أقو نوع من القوى الأساسية الموجودة في الطبيعة وهي القوى التي تستخدم في المفاعلات النووية لتوليد الكهرباء (أغراض سلمية) أو لتصنيع القنابل النووية (أسلحة الدمار الشامل)

النموذج الثالث

المحافظة على البيئة من الآثار السلبية للتفاعلات الكيميائية واجب إنساني

تلعب التفاعلات الكيميائية دوراً أساسياً في حياتنا فمن خلالها يتم تحضير الآلاف من المركبات التي تستخدم في كثير من الصناعات مثل صناعة الأدوية والأسمدة والوقود والبلاستيك وغيرها من الصناعات

إلا أن هذه التفاعلات قد يكون لها آثار وجوانب سلبية مثل الانبعاثات الملوثة للبيئة، ومن أمثلة التفاعلات التي تسبب آثاراً سلبية على الانسان والبيئة احتراق الوقود الذي ينتج عنه كثير من الغازات الضارة مثل:

·       أكاسيد الكربون: وتشمل غازي أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون

1.    أول أكسيد الكربون CO2: وهو غاز شديد الخطورة على الإنسان حيث يسبب الصداع والإغماء وآلاماً حادة في المعدة وقد يؤدي إلى الوفاة.

2.    ثاني أكسيد الكربون CO: الذي يسبب ارتفاع درجة حرارة الجو حيث إنه يعمل عمل الصوبة الزجاجية حيث يسمح بنفاذ الأشعة الحرارية القادمة من الشمس إلى الأرض ولا يسمح بعودتها مرة أخرى وبالتالي تظل هذه الأشعة الحرارية حبيسة داخل الغلاف الجوي للأرض في طبقة التروبوسفير مسببة ارتفاع درجة الحرارة فيما يطلق عليه ظاهرة الاحتباس الحراري المسببة لظاهرة الاحترار العالمي التي ينتج عنها الكثير من الآثار السلبية على الأرض مثل: ذوبان الجليد عند القطبين مما يؤدي إلى ارتفاع منسوب مياه البحار والمحيطات وغرق الكثير من المناطق الساحلية، كما يؤدي الاحترار العالمي إلى حدوث تغيرات مناخية حادة مثل تكرار حدوث الأعاصير المدمرة وحرائق الغابات وموجات الجفاف والحر وموجات المد البحري تسونامي وغيرها.

·       أكاسيد الكبريت:

مثل ثاني أكسيد الكبريت SO₂ وثالث أكسيد الكبريت SO₃ وهي غازات حمضية عندما تختلط بمياه الأمطار تكون الأمطار الحمضية التي تسبب تهيج الجهاز التنفسي وتآكل المنشئات.

·       أكاسيد النتروجين:

وهي غازات سامة وحمضية تتكون أثناء حدوث البرق وتسبب تهيج الجهاز العصبي والعين.

·       كما أن احتراق الفحم والألياف السليلوزية كالورق والسجائر تسبب تلوث الهواء بمواد سامة وتتسبب في سرطان الرئة

من كل ما سبق يتضح أن التفاعلات الكيميائية لها آثار بالغة الخطورة على الانسان والبيئة وحيث أن البيئة هي المكان الذي تشترك فيه كل الكائنات الحية بداية من النباتات والحيوانات والإنسان مع الأشياء غير الحية ويتفاعل كل مكون من هذه المكونات مع المكونات الأخرى ويؤثر فيها ويتأثر بها لذا يتضح أهمية تضافر الجهود للحفاظ على البيئة من الآثار السلبية للتفاعلات الكيميائية.