מבחן תנופה לדוגמה 1 במדע וטכנולוגיה לכיתה ט' – עם פתרונות מלאים

התשובה הנכונה: תערובת, כי מי הים מורכבים מכמה חומרים שונים שאינם קשורים זה לזה בקשרים כימיים.

תערובת היא שילוב של שני חומרים או יותר, שכל אחד מהם שומר על התכונות שלו, ואפשר להפריד ביניהם בדרכים פיזיקליות. במי ים יש מים (H₂O) ומלחים מומסים, בעיקר נתרן כלורי (NaCl) – כך כתוב בפסקה 2.

ההוכחה לכך שזו תערובת היא שאפשר להפריד את המלח מהמים בשיטות פיזיקליות, כמו זיקוק או סינון בממברנה (פסקאות 3–4) – וזה בדיוק מה שעושים בהתפלה. בנוסף, ההרכב של תערובת יכול להשתנות: התמלחת, למשל, מלוחה יותר ממי הים.

למה לא תרכובת? תרכובת היא חומר אחד שבנוי מכמה יסודות הקשורים בקשרים כימיים (כמו המים עצמם, H₂O, או הנתרן הכלורי, NaCl). במי ים המים והמלח אינם קשורים זה לזה – המלח רק מומס במים.

למה לא יסוד? יסוד בנוי מסוג אחד של אטומים. במי ים יש כמה חומרים שונים, וכל אחד מהם בנוי מכמה סוגי אטומים.

למה לא חומר טהור? תמיסה של מלח במים אכן נראית אחידה ושקופה, אבל המראה לא קובע אם חומר טהור. חומר טהור בנוי מסוג אחד של חלקיקים, ובמי ים יש חלקיקי מים וגם חלקיקי מלח.

התשובה הנכונה: מודל 3.

במודל 3 רואים שלושה דברים שמתאימים לתמיסה של מלח במים:

1. יש חלקיקי מלח בין חלקיקי המים. המלח לא נעלם כשהוא מתמוסס – החלקיקים שלו מתפזרים בין חלקיקי המים.

2. חלקיקי המלח מפוזרים באופן אחיד בכל התמיסה. לכן לכל טיפה של מי ים יש אותו טעם מלוח.

3. החלקיקים קרובים זה לזה, כמו בכל נוזל.

למה לא מודל 1? במודל 1 יש רק חלקיקי מים. אבל המלח לא נעלם כשהוא מתמוסס: החלקיקים שלו עדיין נמצאים במים (בגלל זה מי הים מלוחים, ובגלל זה אפשר להפיק מהם מלח בזיקוק).

למה לא מודל 2? במודל 2 חלקיקי המלח צמודים זה לזה ומרוכזים בתחתית – כך נראה מלח ששקע ולא התמוסס. בתמיסה חלקיקי המלח נפרדים זה מזה ומתפזרים בין חלקיקי המים.

למה לא מודל 4? במודל 4 יש מעט חלקיקים, רחוקים מאוד זה מזה – כך מייצגים חומר במצב צבירה גז. מי ים הם נוזל, ובנוזל החלקיקים קרובים זה לזה.

התשובה: בכל ליטר של תמלחת יש 80 גרם של מלחים.

שלב 1 – כמה מלח נכנס למתקן בכל דקה?

בכל ליטר של מי ים יש 40 גרם של מלחים (פסקה 2), ולמתקן נכנסים 2,000 ליטרים:

$2{,}000 \cdot 40 = 80{,}000$ גרם של מלחים.

שלב 2 – לאן הולך המלח?

לפי חוק שימור המסה, המלח לא נעלם ולא נוצר בתהליך – הוא רק עובר ממקום למקום. לפי הנתון, כל המלח עובר לתמלחת. כלומר, ב־1,000 הליטרים של התמלחת יש 80,000 גרם של מלחים.

שלב 3 – כמה מלח יש בליטר אחד של תמלחת?

$80{,}000 : 1{,}000 = 80$ גרם בליטר.

בדיקת היגיון: אותה כמות של מלח נמצאת עכשיו בחצי מכמות המים, ולכן הריכוז גדל פי 2: $40 \cdot 2 = 80$ גרם בליטר. זה מתאים לכך שהתמלחת "מלוחה יותר ממי הים" (פסקה 4).

טעויות נפוצות:

- 40 גרם בליטר – שכחו שהמלח מתרכז בחצי מכמות המים.

- 20 גרם בליטר – חילקו את המלח בין המים המותפלים לתמלחת, אף שכל המלח עובר לתמלחת.

תשובה לדוגמה (ציון מלא):

"כשמחממים את מי הים ל־100°C, חלקיקי המים מקבלים אנרגייה, נעים מהר יותר ומתרחקים זה מזה, ולכן הם עוברים ממצב נוזל למצב גז (אדים). חלקיקי המלח לא עוברים למצב גז, כי טמפרטורת הרתיחה של המלח היא 1,465°C – הרבה יותר מ־100°C. לכן חלקיקי המלח נשארים בנוזל שבכלי. האדים מכילים רק חלקיקי מים. כשהאדים מתקררים, חלקיקי המים מאטים ומתקרבים זה לזה, והאדים מתעבים למים נוזליים – בלי חלקיקי מלח, ולכן המים אינם מלוחים."

ההסבר בנוי משלושה חלקים:

1. מה קורה לחלקיקי המים: בחימום הם נעים מהר יותר, מתרחקים ועוברים למצב גז.

2. מה קורה לחלקיקי המלח: הם נשארים בנוזל, כי המלח רותח רק בטמפרטורה גבוהה מאוד (1,465°C). (אפשר גם לומר שחלקיקי המלח נמשכים זה לזה בכוחות חזקים מאוד.)

3. מה יש באדים: רק חלקיקי מים, ולכן אחרי ההתעבות מתקבלים מים מתוקים.

התשובה הנכונה: חלקיקי המים נעים לאט יותר ומתקרבים זה לזה.

כשהאדים מתקררים, החלקיקים מאבדים אנרגייה, ולכן הם נעים לאט יותר. כוחות המשיכה ביניהם מקרבים אותם זה לזה, והחומר עובר ממצב גז (חלקיקים רחוקים זה מזה) למצב נוזל (חלקיקים קרובים זה לזה). התעבות היא שינוי פיזיקלי: החלקיקים עצמם לא משתנים – משתנים רק המהירות שלהם והמרחק ביניהם.

למה לא "מתכווצים"? גודל החלקיק לא משתנה במעבר בין מצבי צבירה. הנפח של החומר קטן בגלל שהמרחקים בין החלקיקים קטנים.

למה לא "מתפרקים לאטומים"? פירוק המולקולה H₂O לאטומים הוא שינוי כימי. בהתעבות המולקולות נשארות שלמות – מאדי מים מתקבלים שוב מים.

למה לא "חלק מהם נעלמים"? לפי חוק שימור המסה החלקיקים לא נעלמים. מספר החלקיקים נשאר זהה, והנפח קטן רק כי הם מתקרבים זה לזה.

יש כמה תשובות נכונות. העיקר: הדרך צריכה להקטין את ריכוז המלחים שמגיע לקרקעית, או להקטין את כמות המלח שמוחזרת לים, ויש להסביר איך.

דוגמאות לתשובות מלאות:

- "לערבב את התמלחת עם הרבה מי ים לפני שמזרימים אותה לים. כך היא נעשית מהולה יותר, ריכוז המלחים בה קרוב לריכוז שבמי הים, והיא פחות מזיקה לבעלי החיים."

- "לפזר את התמלחת דרך פתחים רבים לאורך הצינור, רחוק מהחוף ובמקום שיש בו זרמים. כך התמלחת מתערבבת מהר עם מי הים, ובשום מקום לא נוצר ריכוז גבוה של מלח."

- "להפיק מהתמלחת מלחים שאפשר להשתמש בהם – למשל מלח בישול או מגנזיום, שחסר במים המותפלים. כך מוחזר לים פחות מלח."

- "לייבש חלק מהתמלחת בבריכות אידוי על היבשה ולאסוף את המלח, במקום להחזיר את כולה לים."

תשובה שאינה מקבלת ניקוד: "לסגור את מתקן ההתפלה" – היא מוותרת על ההתפלה, בניגוד לדרישה בשאלה.

התשובה הנכונה: מולקולות העמילן גדולות מכדי לעבור דרך דופן המעי הדק אל הדם, ואילו הסוכרים הקטנים שנוצרים בפירוק שלו יכולים לעבור.

לפי פסקה 3, בעיכול מולקולות גדולות מתפרקות למולקולות קטנות, ו"המולקולות הקטנות נספגות דרך דופן המעי הדק אל הדם". עמילן הוא מולקולה גדולה מאוד – שרשרת ארוכה של יחידות סוכר. האנזים עמילאז מפרק אותו לסוכרים קטנים, ואלה עוברים לדם. הדם מוביל את הגלוקוז לשרירים, ושם הוא משמש לנשימה התאית.

למה לא "העמילן הופך לחלבונים"? עמילן הוא פחמימה, ובעיכול הוא מתפרק לסוכרים – לא לחלבונים. את החלבונים לבניית השריר מקבלים ממזון עשיר בחלבונים (פסקה 2).

למה לא "בעיכול נוצרת האנרגייה"? העיכול רק מפרק את המזון למולקולות קטנות. האנרגייה הזמינה לשרירים מופקת בתאים, בתהליך הנשימה התאית (פסקה 1).

למה לא "עמילן רעיל"? עמילן אינו רעיל – הוא אחד ממקורות האנרגייה החשובים בתזונה שלנו (בפסטה, באורז, בלחם). מעכלים אותו כדי שיוכל להיספג, לא כדי לנטרל אותו.

התשובה הנכונה: פסטה מבושלת ובננה.

מחשבים לכל זוג את כמות הפחמימות ואת כמות השומנים (100 גרם מכל מזון, לפי טבלה 2):

בזוג פסטה ובננה יש הכי הרבה פחמימות (54 גרם) והכי מעט שומנים (1.3 גרם) – בדיוק מה שנועה מחפשת.

למה לא עוף ופסטה? השומן בזוג הזה נמוך, אבל בחזה עוף אין פחמימות כלל, ולכן יש בזוג רק 31 גרם פחמימות. זו בחירה מתאימה לארוחה עשירה בחלבונים (למשל אחרי אימון), לא ל"העמסת פחמימות".

למה לא שקדים ובננה? יש בזוג הזה הרבה פחמימות (45 גרם), אבל בשקדים יש 50 גרם שומן – הזוג אינו דל בשומנים.

למה לא עוף ושקדים? בזוג הזה הכי מעט פחמימות (22 גרם) והכי הרבה שומנים (54 גרם).

התשובה הנכונה: הסיסים מגדילים את שטח הפנים שדרכו נספגים חומרי המזון המעוכלים אל הדם.

במעי הדק המולקולות הקטנות (כמו סוכרים קטנים) עוברות דרך הדופן אל הדם (פסקה 3). ככל ששטח הפנים של הדופן גדול יותר, כך יותר מולקולות יכולות לעבור בכל רגע – הספיגה מהירה ויעילה יותר. הקפלים והסיסים מגדילים מאוד את שטח הפנים של המעי, בלי להגדיל את האורך שלו. כך יותר גלוקוז מגיע לדם ומשם לשרירים של נועה.

למה לא "מייצר את העמילאז שבפה"? העמילאז שבפה מגיע מבלוטות הרוק, לא מהמעי הדק. חוץ מזה, הסיסים קשורים לספיגה, לא לייצור אנזימים לפה.

למה לא "אוגר גליקוגן"? לפי פסקה 1, הגליקוגן נאגר בשרירים ובכבד – לא במעי.

למה לא "מאט את תנועת המזון"? לגוף אין סיבה למנוע ספיגה מהירה; המבנה נועד להגביר את הספיגה, לא להאט אותה.

התשובה: 1. כימית; 2. חשמלית; 3. תנועה.

שרשרת ההמרות: אנרגייה כימית (בסוללה) ← אנרגייה חשמלית (בזרם החשמלי בחוטים) ← אנרגיית תנועה (של הגלגל, של הקורקינט ושל דנה) + חום.

•בפסקה 1 כתוב שהסוללה "אוגרת אנרגייה בצורה של אנרגייה כימית": החומרים שבסוללה מגיבים זה עם זה ומייצרים זרם חשמלי.

•הזרם החשמלי מעביר את האנרגייה למנוע – זו אנרגייה חשמלית.

•המנוע מסובב את הגלגל, כלומר ממיר את האנרגייה החשמלית לאנרגיית תנועה. לפי פסקה 2, חלק מהאנרגייה הופך לחום, ולכן המנוע מתחמם.

טעות נפוצה: לכתוב "אנרגיית גובה" – הרחוב מישורי, והגובה של דנה לא משתנה.

התשובה: 1,000 ג'ול.

שלב 1 – מוצאים את הנתונים:

•המסה של דנה יחד עם הקורקינט: $m = 80$ קילוגרם (פסקה 4).

•המהירות בין 10 ל־40 שניות (קוראים מהגרף): $v = 5$ מטר בשנייה. בפרק הזמן הזה הקו בגרף אופקי, כלומר המהירות קבועה.

שלב 2 – מציבים בנוסחה:

$E_k = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2 = \frac{1}{2} \cdot 80 \cdot 5^2$

שלב 3 – מחשבים (קודם החזקה):

$5^2 = 25$

$\frac{1}{2} \cdot 80 = 40$

$E_k = 40 \cdot 25 = 1{,}000$ ג'ול

טעויות נפוצות:

- 200 ג'ול – שכחו להעלות את המהירות בריבוע ($\frac{1}{2} \cdot 80 \cdot 5 = 200$).

- 2,000 ג'ול – שכחו לכפול ב־$\frac{1}{2}$ ($80 \cdot 25 = 2{,}000$).

התשובה הנכונה: 4,000 ג'ול.

מציבים בנוסחה:

$E_k = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2 = \frac{1}{2} \cdot 80 \cdot 10^2 = 40 \cdot 100 = 4{,}000$ ג'ול.

שימו לב: המהירות של יואב גדולה פי 2 מזו של דנה, אבל אנרגיית התנועה שלו גדולה פי 4 (1,000 ג'ול לעומת 4,000 ג'ול). הסיבה: בנוסחה המהירות מופיעה בריבוע, ו־$2^2 = 4$. זו גם הסיבה שתאונה במהירות גבוהה מסוכנת הרבה יותר.

למה לא 1,000 ג'ול? זו האנרגייה של דנה. המסות שוות, אבל אנרגיית התנועה תלויה גם במהירות.

למה לא 2,000 ג'ול? מי שבחר בתשובה הזאת חשב שאם המהירות גדלה פי 2 גם האנרגייה גדלה פי 2. אבל המהירות מופיעה בנוסחה בריבוע.

למה לא 8,000 ג'ול? זו התוצאה בלי החצי שבנוסחה: $80 \cdot 100 = 8{,}000$.

התשובה הנכונה: בין 40 ל־50 שניות.

הבלימה המחדשת ממירה אנרגיית תנועה לאנרגייה חשמלית שמטעינה את הסוללה (פסקה 3). זה יכול לקרות רק כשהקורקינט מאט, כלומר כשאנרגיית התנועה שלו קטנה.

בגרף 1, בין 40 ל־50 שניות המהירות יורדת מ־5 מטרים בשנייה ל־0 – דנה בולמת. בפרק הזמן הזה אנרגיית התנועה קטנה מ־1,000 ג'ול ל־0, וחלק ממנה הופך לאנרגייה חשמלית שנאגרת בסוללה.

למה לא בין 0 ל־10 שניות? בפרק הזמן הזה דנה מאיצה – המהירות עולה. הסוללה נותנת אנרגייה למנוע, ולא נטענת.

למה לא בין 10 ל־40 שניות? המהירות קבועה, ולכן אנרגיית התנועה לא קטנה. הסוללה ממשיכה לספק אנרגייה למנוע, כדי להתגבר על החיכוך ועל התנגדות האוויר.

למה לא בין 50 ל־60 שניות? הקורקינט עומד (המהירות 0). אין אנרגיית תנועה שאפשר להמיר לאנרגייה חשמלית.

התשובה הנכונה: 20 הג'ול הומרו לאנרגיית חום (המנוע והחוטים מתחממים), ולכן סך כל האנרגייה נשאר 100 ג'ול.

לפי חוק שימור האנרגייה, אנרגייה אינה נוצרת ואינה נעלמת – היא רק עוברת מצורה לצורה.

$80 \text{ J} + 20 \text{ J} = 100 \text{ J}$: 80 ג'ול של אנרגיית תנועה ו־20 ג'ול של חום.

בפסקה 2 כתוב שחלק מהאנרגייה הופך לחום, ולכן המנוע והחוטים מתחממים. אנרגיית החום הזאת אינה מועילה לנסיעה, ולכן אומרים שהנצילות של המנוע היא 80%.

למה לא "נעלמו"? אנרגייה אף פעם לא נעלמת – זה סותר את חוק שימור האנרגייה. היא רק הומרה לצורה שאינה מועילה לנו (חום).

למה לא "נשארו במנוע כאנרגייה חשמלית"? המנוע אינו אוגר אנרגייה. את האנרגייה אוגרת הסוללה, והמנוע רק ממיר אותה.

למה לא "הפכו לכוח החיכוך"? כוח אינו סוג של אנרגייה. החיכוך הוא הגורם שבגללו חלק מהאנרגייה הופך לחום, אבל האנרגייה עצמה לא "הופכת לכוח".

התשובה הנכונה: לליתיום ולנתרן יש תכונות כימיות דומות.

בטבלה המחזורית היסודות מסודרים לפי מספר הפרוטונים שבאטום (המספר האטומי). יסודות שנמצאים באותו טור (קבוצה) מתנהגים בדרך דומה בתגובות כימיות. ליתיום, נתרן ואשלגן נמצאים כולם בטור הראשון, טור המתכות האלקליות: כולן מתכות רכות שמגיבות בחוזקה עם מים ועם חמצן.

למה לא "אותו מספר של פרוטונים"? מספר הפרוטונים הוא מה שמגדיר יסוד: לכל יסוד יש מספר פרוטונים משלו. לליתיום יש 3 פרוטונים, ולנתרן 11. באותו טור יש יסודות שונים, עם מספרי פרוטונים שונים.

למה לא "אותו יסוד בשני שמות"? לכל משבצת בטבלה יש יסוד אחר, עם סמל אחר (Li ו־Na).

למה לא "תרכובת שיש בה נתרן"? ליתיום הוא יסוד – הוא בנוי מסוג אחד של אטומים, ואינו מכיל נתרן. הוא מופיע בטבלת היסודות, ובטבלה מופיעים רק יסודות.

התשובה הנכונה: הדדיות (סימביוזה) – שני היצורים מרוויחים מהקשר.

לפי פסקה 2:

- האלמוג מרוויח: האצות מבצעות פוטוסינתזה ומעבירות לו חלק גדול מהסוכרים ומהחמצן שהן מייצרות.

- האצות מרוויחות: האלמוג מספק להן מקום מוגן, פחמן דו־חמצני (שהן צריכות לפוטוסינתזה) וחומרים מינרליים.

כששני הצדדים מרוויחים, היחסים נקראים הדדיות.

למה לא טפילות? בטפילות רק צד אחד מרוויח, והשני נפגע. כאן האלמוג לא נפגע מהאצות – להפך, בלי האצות הוא עלול למות מרעב (פסקה 3).

למה לא טריפה? האלמוג לא אוכל את האצות. הוא מקבל מהן את הסוכרים שהן מייצרות, והן ממשיכות לחיות ברקמות שלו.

למה לא תחרות? האצות מייצרות את המזון שלהן בעצמן בפוטוסינתזה, ואינן מתחרות עם האלמוג על מזון. הן אף מספקות לו מזון.

תשובה לדוגמה (ציון מלא):

"האצות שחיות באלמוג זקוקות לאור כדי לבצע פוטוסינתזה. בפוטוסינתזה הן מייצרות סוכרים (וחמצן), ולפי פסקה 2 הן מעבירות לאלמוג חלק גדול מהסוכרים האלה – זה המזון העיקרי של האלמוג. במים עמוקים או עכורים מגיע מעט אור, ולכן האצות מבצעות מעט פוטוסינתזה ומייצרות מעט סוכרים. האלמוג לא מקבל מספיק מזון, ולכן הוא לא יכול לחיות ולבנות שונית במקומות כאלה."

שרשרת ההסבר: אור ← פוטוסינתזה באצות ← סוכרים ← מזון לאלמוג. אם החוליה הראשונה (אור) חסרה, כל השרשרת נפגעת.

התשובה הנכונה: האלמוגים מאילת החלו להלבין בטמפרטורה גבוהה יותר מזו שבה החלו להלבין האלמוגים משונית ב'.

קוראים את הגרף:

באלמוגים משונית ב' ההלבנה מתחילה כבר ב־28°C (10%), ובאלמוגים מאילת רק ב־30°C (5%). כלומר, האלמוגים מאילת החלו להלבין בטמפרטורה גבוהה יותר.

למה לא "ב־34°C אף אחד מהאלמוגים מאילת לא הלבין"? ב־34°C הלבינו 60% מהשברים מאילת – יותר ממחציתם.

למה לא "ככל שהטמפרטורה עלתה – אחוז ההלבנה ירד"? בשני הקווים המגמה הפוכה: ככל שהטמפרטורה עולה, אחוז השברים שהלבינו עולה.

למה לא "ב־30°C האחוז היה זהה"? ב־30°C הלבינו 5% מהשברים מאילת ו־45% מהשברים משונית ב' – הבדל גדול מאוד.

תשובה לדוגמה (ציון מלא):

"התוצאות לא תומכות בטענה. נכון שהאלמוגים מאילת עמידים לחום יותר מהאלמוגים משונית ב' – למשל, ב־30°C הלבינו רק 5% מהשברים מאילת, לעומת 45% משונית ב'. אבל הם לא חסינים: ב־32°C הלבינו 15% מהשברים מאילת, וב־34°C – 60%. כלומר, אם המים יתחממו מספיק (כמה מעלות מעל 27°C, הטמפרטורה הרגילה בקיץ), גם האלמוגים באילת ילבינו ועלולים למות."

אפשר להוסיף גם ביקורת על המחקר עצמו: הניסוי נעשה באקווריום, במשך 4 שבועות בלבד ובמין אחד של אלמוג. בים יש גורמים נוספים (זיהום, חומציות המים), ולכן צריך להיזהר בהכללה מהניסוי לכל השונית.

מה צריך לחשוב כאן:

- מה הנתונים כן מראים? עמידות גבוהה יותר מאשר בשונית ב'.

- מה הנתונים לא מראים? חסינות מלאה. "חסין" פירושו שלא נפגע כלל – והגרף מראה הלבנה בטמפרטורות גבוהות.

התשובה הנכונה: זו תרכובת שבנויה משלושה יסודות: סידן (Ca), פחמן (C) וחמצן (O).

קוראים את הנוסחה CaCO₃:

•Ca – סידן, אטום אחד;

•C – פחמן, אטום אחד;

•O₃ – חמצן, 3 אטומים.

יש בנוסחה 3 סוגים של אטומים, ולכן 3 יסודות. האטומים קשורים זה לזה בקשרים כימיים ויוצרים חומר חדש, עם תכונות משלו – לכן זו תרכובת.

למה לא "תערובת"? בתערובת החומרים אינם קשורים זה לזה. בסידן פחמתי האטומים קשורים בקשרים כימיים, ולחומר יש נוסחה קבועה. לסידן פחמתי אין תכונות של סידן (מתכת) או של חמצן (גז).

למה לא "חמישה יסודות"? 5 הוא מספר האטומים ביחידה אחת של החומר (1 + 1 + 3), לא מספר היסודות. יש רק 3 סוגים של אטומים.

למה לא "יסוד, כי יש לו סמל כימי"? CaCO₃ היא נוסחה כימית של תרכובת, לא סמל של יסוד. לכל יסוד יש סמל של אות אחת או שתיים (כמו Ca), ויסוד בנוי מסוג אחד בלבד של אטומים.

תשובה לדוגמה (ציון מלא):

"התרחש שינוי כימי. בשינוי כימי נוצרים חומרים חדשים שתכונותיהם שונות מתכונות החומרים ההתחלתיים. בכוס נוצר גז – פחמן דו־חמצני. הוא לא היה שם בהתחלה: היו רק שלד מוצק של סידן פחמתי וחומץ נוזלי. הבדיקה במי הסיד (שנעשו עכורים) מוכיחה שהגז החדש הוא פחמן דו־חמצני. בנוסף, השלד הלך וקטן, כי הסידן הפחמתי הגיב עם החומצה והפך לחומרים אחרים."

איך מבחינים?

- שינוי פיזיקלי (כמו המסה של סוכר במים או התאדות) – החומר נשאר אותו חומר, רק המצב או הצורה שלו משתנים.

- שינוי כימי – נוצר חומר חדש. סימנים לכך: פליטת גז חדש, שינוי צבע, היווצרות משקע, פליטת חום או אור.

כאן יש ראיה ישירה לחומר חדש: גז שזוהה כפחמן דו־חמצני.

שימו לב: אי אפשר לומר "השלד התמוסס בחומץ כמו סוכר במים". כשסוכר מתמוסס לא נוצר גז, ואם מאדים את המים מקבלים בחזרה את הסוכר. כאן נוצר חומר חדש.

יש כמה תשובות נכונות. העיקר: גורם שקשור לבנייה או לפעילות אדם באזור (ולא לטמפרטורה) + הסבר איך הוא פוגע באצות, באלמוג או בקשר ביניהם.

דוגמאות לתשובות מלאות:

- "בזמן בניית המזח עלו חול ובוץ מהקרקעית, והמים נעשו עכורים. לאצות הגיע פחות אור, ולכן הן ביצעו פחות פוטוסינתזה. החול גם שקע על האלמוגים וכיסה אותם. האלמוגים נחלשו, הקשר עם האצות נפגע והאצות עזבו – והאלמוגים הלבינו."

- "מאתר הבנייה ומהסירות ליד המזח הגיעו למים חומרים מזהמים, כמו דלק או צבע. החומרים האלה פוגעים באצות או ברקמות האלמוג, והאצות עוזבות את האלמוג."

- "ליד המזח יש יותר צוללים ומתרחצים. הם נוגעים באלמוגים, ושוברים או פוצעים אותם, ותכשירי הגנה מהשמש מתמוססים במים. האלמוגים נחלשים והאצות עוזבות אותם."

תשובה שאינה מתקבלת: "המים התחממו" – הנתונים בשאלה שוללים את ההסבר הזה.

התשובה הנכונה: בדיקה של אב־הטיפוס ושיפור שלו.

התלמידים כבר בנו דגם ראשון (אב־טיפוס) של החלופה שבחרו, בדקו אותו וגילו בעיה (הברז מגיב באיחור), ואז שיפרו אותו (החליפו חיישן) ובדקו שוב. זה השלב האחרון בתהליך התיכון שמתואר בפסקה 1, ולעיתים חוזרים עליו כמה פעמים עד שהמוצר עומד בדרישות.

למה לא הגדרת הבעיה והדרישות? בשלב הזה רק מגדירים מה הבעיה (מים קרים זורמים לביוב) ומה המתקן צריך לעשות. עדיין אין דגם לבדוק.

למה לא איסוף מידע? בשלב הזה לומדים על הבעיה ועל פתרונות קיימים (למשל כמה מים נשפכים בכל מקלחת). בתיאור התלמידים לא אוספים מידע כללי, אלא בודקים את הדגם שבנו.

למה לא הצעת חלופות? בשלב הזה מציעים כמה פתרונות שונים (כמו חלופות א, ב ו־ג). בתיאור כבר נבחרה חלופה אחת, והיא נבנתה ונבדקה.

התשובה הנכונה: החיישן מודד את טמפרטורת המים ומעביר את המידע לבקר – זה הקלט של המערכת.

במערכת טכנולוגית יש שלושה חלקים עיקריים:

- קלט – המידע שנכנס למערכת. כאן: טמפרטורת המים, שהחיישן מודד.

- עיבוד (בקרה) – ההחלטה מה לעשות. כאן: הבקר משווה את הטמפרטורה ל־35°C ומחליט לאן לכוון את המים.

- פלט – הפעולה שהמערכת מבצעת. כאן: הברז החשמלי מכוון את המים למכל או לראש המקלחת.

למה לא "מחמם את המים"? את המים מחמם הדוד. החיישן רק מודד – הוא לא משנה את הטמפרטורה.

למה לא "פותח וסוגר את הדרך למכל"? זה התפקיד של הברז החשמלי, והוא אכן הפלט – אבל החיישן אינו הברז.

למה לא "מחליט לאן יזרמו המים"? את ההחלטה מקבל הבקר (העיבוד), על סמך המידע מהחיישן (פסקה 2).

התשובה: $8 \cdot 4 \cdot 30 = 960$ ליטרים.

שלב 1 – כמה מים נחסכים ביום?

בכל מקלחת זורמים כ־8 ליטרים של מים קרים (פסקה 1). במשפחה 4 אנשים, וכל אחד מתקלח פעם ביום, כלומר 4 מקלחות ביום:

$8 \cdot 4 = 32$ ליטרים ביום.

שלב 2 – כמה מים נחסכים בחודש?

$32 \cdot 30 = 960$ ליטרים בחודש.

חלופה ב אוספת את כל המים הקרים באופן אוטומטי, ולכן היא חוסכת את כל הכמות הזאת.

אין תשובה אחת נכונה – זו שאלה של קבלת החלטה. מקבלים ציון מלא על כל חלופה, אם הנימוק מבוסס על נתוני הטבלה ומציין חיסרון אמיתי.

תשובה לדוגמה (ציון מלא) – חלופה ב:

"הייתי ממליץ על חלופה ב. היא חוסכת 960 ליטרים בחודש – כמו חלופה ג, וכמעט פי 2 מחלופה א (כ־500 ליטרים). היא גם נוחה מאוד (ציון 5), כי היא פועלת לבד ולא צריך לזכור להחזיק דלי. היא זולה בהרבה מחלופה ג (450 ₪ לעומת 1,500 ₪), ולא צריך בעל מקצוע כדי להתקין אותה. החיסרון שלה: היא עולה הרבה יותר מהדלי (450 ₪ לעומת 20 ₪), והיא צורכת מעט חשמל."

תשובות מלאות נוספות:

- חלופה א: "היא הכי זולה (20 ₪) ואינה צורכת חשמל כלל, כך שהיא מתאימה למשפחה עם תקציב קטן. החיסרון: היא לא נוחה (ציון 2), ולכן חוסכים רק כ־500 ליטרים בחודש."

- חלופה ג: "היא חוסכת 960 ליטרים בחודש והיא נוחה מאוד (5); המים לא נשפכים בכלל, ואין צורך לשפוך אותם לאסלה. החיסרון: היא הכי יקרה (1,500 ₪), דורשת בעל מקצוע וצורכת חשמל למשאבה."

איך חושבים? בתהליך התיכון אין "פתרון מושלם". כל חלופה טובה בחלק מהקריטריונים וחלשה באחרים, והבחירה תלויה בקריטריונים החשובים ביותר למשתמש (מחיר, חיסכון, נוחות, חשמל).