ميدان "المادة وتحولاتها" هو الميدان الأول في كتاب العلوم الفيزيائية والتكنولوجيا للسنة الأولى متوسط. لبدء استكشاف هذا الميدان وفهم خصائص المادة وكيف تتغير، من الضروري اكتساب مهارات القياس الأساسية، وهذا ما يغطيه محور "بعض القياسات" كأول موضوع.

يتناول هذا المحور أدوات وطرق قياس مجموعة من الخصائص الفيزيائية الأساسية للمادة:

1. قياس الأطوال ووحداتها:

   • يتم قياس أطوال الأجسام المختلفة باستخدام أدوات مثل المسطرة أو شريط القياس (المتر).
   • لقياس الأبعاد بدقة، خاصة الأبعاد الصغيرة والعميقة كقطر زجاجة أو عمق ثقب في قرص مدمج، تُستخدم أداة دقيقة تسمى القدم القنوية.
   • تسمح القدم القنوية بالقياس بدقة تصل إلى 0.02 ملم. تُشرح كيفية استخدامها وقراءة القيمة المقاسة عليها، سواء كانت قدم قنوية تقليدية أو رقمية.
   • الوحدة الأساسية لقياس الأطوال في الجملة الدولية للوحدات هي المتر (m)، وتُستخدم أيضاً مضاعفاته وأجزاؤه.

2. قياس الحجم ووحداته:

   • يُعرف الحجم بالمقدار الذي يشغله الجسم من الفضاء.
   • لقياس حجم سائل، تُستخدم أوعية مدرجة مثل المخبار المدرج أو البيشر. تُؤخذ القراءة عند أسفل سطح السائل (المقعر).
   • لقياس حجم جسم صلب ذي شكل هندسي منتظم (مثل مكعب أو متوازي مستطيلات)، يمكن حسابه باستخدام العلاقات الرياضية المناسبة لأشكاله.
   • لقياس حجم جسم صلب ذي شكل كيفي (غير منتظم)، مثل حبات الخضر أو الفواكه أو الحجارة، تُستخدم طريقة إزاحة السائل. تتضمن هذه الطريقة وضع الجسم في مخبار مدرج أو بيشر يحتوي على كمية معلومة من الماء، ثم قياس حجم الماء المزاح الذي يساوي حجم الجسم المغمور.
   • الوحدة الأساسية لقياس الحجم هي المتر المكعب (m³)، ويُستخدم أيضاً اللتر (L) وأجزاؤه مثل السنتيمتر المكعب (cm³) والميليتر (ml)، حيث 1L = 1 dm³ و 1 ml = 1 cm³.

3. قياس الكتلة ووحداتها:

   • الكتلة هي مقدار المادة الموجودة في الجسم.
   • تُقاس كتلة الأجسام باستخدام أدوات تسمى الميزان. توجد أنواع مختلفة من الموازين، مثل الميزان ذي الكفتين والميزان الإلكتروني.
   • الوحدة الأساسية لقياس الكتلة هي الكيلوغرام (kg)، ويُستخدم أيضاً الغرام (g) وأجزاؤه ومضاعفاته. تُظهر المصادر أمثلة لقياس كتل مواد مختلفة مثل الرمل، مكعبات السكر، الكرات الحديدية.

4. تعيين الكتلة الحجمية والكثافة:

   • الكتلة الحجمية (Volumetric Mass)، ويُرمز لها بـ (ρ)، هي خاصية مميزة للمادة تُعرف بأنها حاصل قسمة كتلة الجسم (m) على حجمه (V)، أي: ρ = m/V.
   • تساعد الكتلة الحجمية في التعرف على المواد المختلفة. لتحديد الكتلة الحجمية لمادة ما، يجب أولاً قياس كتلتها وحجمها.
   • وحدات الكتلة الحجمية هي الكيلوغرام على المتر المكعب (kg/m³) أو الغرام على السنتيمتر المكعب (g/cm³).
   • تُقدم المصادر تجارب لتعيين الكتلة الحجمية لأجسام صلبة وسوائل مختلفة.
   • يُعرف المصدر أيضاً مفهوم الكثافة (Density)، وهي الكثافة النسبية للجسم الصلب أو السائل بالنسبة للماء. تُعرف بأنها حاصل قسمة الكتلة الحجمية للجسم على الكتلة الحجمية للماء (ρ الجسم / ρ ماء). تُستخدم الكثافة النسبية للتنبؤ بما إذا كان الجسم سيطفو أو يغوص في الماء: يطفو الجسم إذا كانت كثافته النسبية أقل من 1، ويغوص إذا كانت أكبر من 1.

5. قياس درجة الحرارة:

   • على الرغم من أن تفاصيل قياس درجة الحرارة ليست موسعة في هذا الجزء المحدد من المصادر، إلا أنها تُذكر كأحد القياسات الأساسية للمادة.
   • الوحدة الأساسية لقياس درجة الحرارة هي درجة السيلزيوس (°C). درجة الحرارة مهمة جداً في سياق ميدان "المادة وتحولاتها" لدراسة حالات المادة وتغيراتها.

تُعد هذه القياسات أساسية في ميدان "المادة وتحولاتها" لأنها تمكننا من:

• وصف المادة كمياً: تحديد خصائص مثل الكتلة، الحجم، والكتلة الحجمية.
• التعرف على المواد وتصنيفها: تساعد قيم الكتلة الحجمية والكثافة في التمييز بين المواد المختلفة.
• دراسة تغيرات حالة المادة: فهم تأثير درجة الحرارة والقياسات الأخرى على تحولات المادة بين حالاتها الصلبة، السائلة، والغازية.
• تحليل الخلائط والمحاليل: تُستخدم القياسات في دراسة مكونات الخلائط وتحديد خصائص المحاليل.
• تطبيقات عملية: كما في مثال الكشف عن غش سوار فضي أو تحديد كمية مادة معينة في مشروب.

القدرة على إجراء هذه القياسات بدقة واستخدام الوحدات المناسبة هي حجر الزاوية لفهم الظواهر الفيزيائية المرتبطة بالمادة وتحولاتها التي سيتم دراستها لاحقاً في هذا الميدان.