המכניקה היא ענף בסיסי בפיזיקה, הן מבחינה היסטורית והן כיסוד להבנת הענפים המתקדמים יותר, ולפיכך נלמדת לרוב עם ראשית לימודי הפיזיקה, הן במוסדות השכלה תיכוניים והן בחינוך האקדמי. בבתי הספר התיכוניים נלמדים פרקים בסיסיים במכניקה ניוטונית, לרוב עם פורמליזם מתמטי מפושט המתאים לרמה המתמטית שרוכשים התלמידים עד לשלב זה בלימודיהם. בישראל, לדוגמה, נלמד מקצוע הפיזיקה במסגרת הלימודים לתעודת בגרות כמקצוע בחירה של התלמידים, בשלוש רמות: יחידת לימוד אחת, שלוש יחידות לימוד וחמש יחידות לימוד, כשבכל אחת מהרמות נכללים פרקים מתורת המכניקה. ברמת הלימוד הגבוהה ביותר, של חמש יחידות לימוד, נלמדים הפרקים קינמטיקה, דינמיקה ובכללה חוקי ניוטון ותנועה מעגלית, תנע ושימורו, אנרגיה מכנית ושימורה, תנועה הרמונית פשוטה וכן כבידה.
במוסדות להשכלה גבוהה נלמדת לרוב המכניקה הניוטונית כחלק מלימודי הפיזיקה, הן כחלק מהלימודים לתואר בוגר אוניברסיטה (.B.Sc) בפיזיקה והן כחלק מהלימודים לתארים בנושאים אחרים, למשל חלק ממקצועות ההנדסה. במסגרת הלימודים לתואר "בוגר" בפיזיקה נלמד גם המקצוע "מכניקה אנליטית". הנושאים הנלמדים בהשכלה הגבוהה דומים, לרוב, לאלו הנלמדים בתיכון, אך היקפם גדול יותר ורמת התוכן, הן הפיזיקלית והן המתמטית, גבוהה יותר.
מקורות.
מקורות כתובים:
מקורות ברשת:
הפרק אודות ההוראה נסמך בחלקו על תוכניות לימודים כפי שפורסמו ברשת:
ליתיום
ליתיום (Lithium) הוא יסוד כימי ממשפחת המתכות האלקליות שסמלו הכימי Li ומספרו האטומי 3. ליתיום טהור הוא מתכת רכה וכסופה המגיבה (משותכת) במהירות במגע עם אוויר או מים. זהו היסוד המוצק בטמפרטורת החדר הקל ביותר: צפיפותו 0.53 גרם לסנטימטר מעוקב. משמש בתעשיית סוללות חשמליות, ישומי אלקטרוניקה, ועוד.
תכונות.
הליתיום הוא המתכת הקלה ביותר וצפיפותו היא רק 0.53 גרם לסנטימטר מעוקב, בערך מחצית מצפיפות המים. לליתיום החום הסגולי הגבוה ביותר מבין המוצקים. כמו שאר המתכות האלקליות, ליתיום מגיב בקלות עם מים ועם חמצן ואינו נמצא בטבע במצב טהור. עם זאת תגובתו הכימית חלשה משל היסוד נתרן לו מבנה כימי דומה. ליתיום מתכתי בוער בלהבה אדומה (ראו צילום למטה) שמקורה בפליטה אטומית באורך גל -671nm. כאשר מחזקים את הבערה, האש מקבלת צבע לבן בוהק.
לליתיום שני איזוטופים יציבים, 6Li ו- 7Li, וגם הם בעלי אנרגיית הקשר הנמוכה ביותר מבין כל היסודות היציבים. בגלל אי יציבותו היחסית של אטום הליתיום, שכיחותו ביקום נמוכה יחסית. במערכת השמש 25 מתוך 32 היסודות הראשונים שבטבלה המחזורית שכיחים יותר מליתיום, למרות משקלו האטומי הנמוך.
לפי תאוריות קוסמולוגיות מודרניות, ליתיום היה אחד משלושת היסודות הראשונים שנוצרו אחר המפץ הגדול. ליתיום נוצר ביקום בהיתוך גרעיני בליבות של כוכבים צעירים מסוגים שונים. ריכוזים גבוהים יחסית שלו נצפים בכוכבים מסוג ננס חום בהם הטמפרטורה סלחנית יותר לקשרים הגרעיניים הרופפים יחסית של אטומי הליתיום. בכוכבים מסוג ננס אדום הטמפרטורה גבוהה מלאפשר קיום ליתיום.
תגובה עם מים.
כאשר ליתיום פוגש במים, הוא הופך את המים לבסיסיים וגורם לפליטת גז מימן בתהליך הבא:
formula_1
התגובה עם המים היא תגובה אקסותרמית הפולטת חום רב, וגורמת לניצוצות בצבע אדום כתום.
אנומליות כימיות של ליתיום.
בניגוד למתכות האלקליות האחרות, ליתיום יגיב באוויר עם החנקן (ולא עם החמצן) ויתקבל Li3N (ליתיום ניטריד) שצבעו כתום, ניטרידים של מתכות אלקליות אחרות אינם יציבים. בחמצן יתקבל ליתיום אוקסיד Li2O בניגוד למתכות האלקליות האחרות שיתנו בעיקר פר-אוקסידים וסופר-אוקסידים. ליתיום הידרוקסיד LiOH מסיס הרבה פחות מהידרוקסידים של המתכות האלקליות האחרות כדוגמת בסיס הנתרן NaOH (סודה קאוסטית). בחימום, יתפרק LiOH לליתיום אוקסיד Li2O בניגוד להידרוקסידים של מתכות אלקליות אחרות שיעברו המראה (סובלימציה) בלי להתפרק.
הרבה מהאנומליות של הליתיום נובעות מהיציבות של סריגים יוניים שלו עם אניונים קטנים (אנרגיות סריג גבוהות) בעוד שסריגים של מלחי ליתיום עם אניונים גדולים אינם יציבים בשל האריזה הלא יציבה שנובעת מהפרשי הגודל. כך, למשל, בניגוד לקרבונטים של מתכות אלקליות אחרות (כדוגמת Na2CO3 או סודה לכביסה) ליתיום קרבונט אינו יציב תרמית ויתפרק בחימום לליתיום אוקסיד ו CO2. מאותה סיבה (אנרגיות סריג גבוהות עם אניונים קטנים) לליתיום פלואורי מסיסות נמוכה במים (רק 0.27 גרם למאה מ"ל ב18°C) בהשוואה מלחי הפלואוריד של חבריו לטור המתכות האלקליות. לעומת זאת כשמדובר באניון גדול (כדוגמת פרכלורט) היציבות של המלח נמוכה ליתיום פרכלורט LiClO4 מסיס יותר פי 3–12 (תלוי בממס) ממלח פרכלורט של נתרן.
היסטוריה.
היסוד ליתיום זוהה על ידי הכימאי השוודי יוהאן אוגוסט ארפוודסון (Johan August Arfwedson), אז מתמחה במעבדה של יונס יעקב ברצליוס, ב-1817. ברצליוס קרא בתחילה ליסוד החדש ליתוס (מיוונית "λιθoς" - אבן) על מנת לייצג את העובדה שהתגלה לראשונה במינרל, לעומת מתכות אלקליות אחרות שהתגלו לראשונה בצמחים. שמו העברי - "אַבְנַן", ניתן מאותה סיבה. השם שונה אחר כך לליתיום על מנת ליישר קו עם שמות היסודות האחרים.
צורה בטבע.
ליתיום לא נמצא בטבע בצורתו החופשית ותמיד קשור ליסוד אחד או יותר. ליתיום נמצא בכמויות קטנות כמעט בכל הסלעים הוולקנים.
מאז מלחמת העולם השנייה גברה הפקת הליתיום בעולם. ליתיום מופרד מיסודות אחרים בסלעים וולקנים, ממספר מינרלים וממוצה ממי מעיינות.
בארצות הברית ליתיום מופק מבריכות מי-מלח בנבדה. היום רוב הליתיום בעולם מופק בצורה זו, רובו מגיע מצ'ילה. כשני שלישים ממאגרי הליתיום שבעולם נמצאים בארגנטינה, בוליביה וצ'ילה, באזור המכונה משולש הליתיום.
ג'ון מ. אדמונד חקר היקף הליתיום במים באוקיינוסים וגילה את הקשר בין התחממות הארץ להיקף ליתיום
טיפול תרופתי בליתיום.
ליתיום הוא תרופת הבחירה לטיפול בהפרעה דו-קוטבית. כ־80% מן המטופלים מגיבים לליתיום. ליתיום עובר פינוי על ידי הכליה, על כן אצל חולי כליות הנוטלים ליתיום וכן אצל אנשים קשישים יש חשיבות מוגברת לניטור רמות התרופה בדם על מנת למנוע הרעלת ליתיום.
ליתיום היא תרופה בעלת טווח תרפויטי צר, ועל כן יש לנטר את רמותיה בדם באופן קפדני על ידי בדיקת דם. המינון הראשוני שניתן בדרך כלל הוא 300 מ"ג*3 פעמים ביום ולאחר מכן בוחנים את העלאת המינון. באופן כללי, יש לבדוק את ריכוז הליתיום בדם כל חודשיים עד חצי שנה. הפסקת התרופה צריכה להיעשות בהדרגתיות על מנת למנוע התקף של מאניה או של דיכאון אצל חולים עם הפרעה דו־קוטבית.
טיפול בליתיום לא ניתן רק להפרעה דו-קוטבית, אלא גם להפרעות פסיכיאטריות נוספות, כגון טיפול נוסף אצל חולי הפרעה סכיזואפקטיבית, צורות מסוימות של סכיזופרניה, טיפול לחולי דיכאון, טיפול במצבים של אגרסיה או במצבים שונים כגון הפרעת אישיות גבולית, בולימיה ומצבים נוספים.
תופעות הלוואי של ליתיום:
הרעלת ליתיום יכולה להיות קשה מאוד ועלולה להתבטא בתופעות נוירולוגיות קשות כגון פרכוסים, רעד, אטקסיה וירידה במצב ההכרה עד כדי קומה, וכן באי ספיקת כליות חריפה. הרעלה קלה עד בינונית מוגדרת כרמות ליתיום הנעות בין 1.5 ל-2 (meq/L), הרעלה בינונית עד קשה בין 2-2.5, והרעלה קשה היא רמות ליתיום מעל 2.5, המאופיינת בהתכווצויות כלליות, השתנה מועטת ואי ספיקת כליות, העלולה להביא למוות.
הטיפול בהרעלת ליתיום כולל הפסקת הליתיום, החזרת נוזלים ואיזון של האלקטרוליטים, פינוי הליתיום ממערכת העיכול באמצעות חומרים שונים (פוליאתילן גליקול), ובמקרים חמורים ביצוע דיאליזה.
אין לקחת ליתיום במהלך השליש הראשון להריון עקב סיכון למום לבבי מולד. בשאר ההריון יש לקחת מינון נמוך מהרגיל תוך היוועצות ברופא המטפל.
אמצעי זהירות.
כמו מתכות אלקליות אחרות, ליתיום טהור מתלקח בקלות כשהוא נחשף לאוויר או מים. מומלץ להימנע ממגע ליתיום מתכתי עם העור, מכיוון שהוא חומר משתך.
בזמן שנלקחים מלחי ליתיום כתרופה, צריך לעקוב אחר ריכוזו בדם על מנת להבטיח השגת רמה מספקת בדם ולמנוע סכנה של הרעלה.
הולוקן
הולוקן (מיוונית: ὅλος ("כולו"), καινός ("חדש")) היא התקופה הגאולוגית הנוכחית. התקופה שייכת לתור הרביעון אשר בעידן הקנוזואיקון, והחלה בסוף תקופת הקרח האחרונה – לפני 11,700 שנים. תקופה זו מכסה את כל ההיסטוריה המתועדת של המין האנושי. במהלך התקופה הפכו פעילויות האדם למשמעותיות מבחינה אקולוגית וגלובלית. בשל כך, יש התומכים בהגדרת חלקה המאוחר של התקופה או אף כולה כעידן חדש, האנתרופוקן (עידן האדם).
אירוע ההכחדה בהולוקן.
אירוע ההכחדה בהולוקן הוא השם שניתן בדרך כלל להכחדה ההמונית המתמשכת של מינים בתקופה המודרנית של ההולוקן. המספר הגדול של ההכחדות מקיף משפחות רבות של צמחים ובעלי חיים כולל יונקים, עופות, דו־חיים, זוחלים ופרוקי־רגליים. אחוז גבוה מההכחדה מתרחש ביערות הגשם הטרופי. האיגוד הבינלאומי לשימור טבע תיעד את הכחדתם של 784 מינים מאז שנת 1500 לספירה ועד 2012. עם זאת, היות שרוב ההכחדות הן כנראה בלתי מתועדות, מעריכים מדענים כי במהלך המאה ה־20 נכחדו בין 20,000 ל־2 מיליון מינים, אך לא ניתן לקבוע את המספר באופן מדויק יותר ברמת הידע הנוכחית. כמו כן, הערכות הן שקצב ההכחדה נע בין 100 ל־1,000 יותר מהר מאשר הקצב הממוצע של הכחדות מינים על פני סולם הזמן האבולוציוני.
פליסטוקן
פּלֶיסטוֹקֵן (Pleistocene; סימן: Ps) היא תקופה בתור הרביעון שבעידן הקנוזואיקון, אשר החלה לפני כ-2.588 מיליוני שנה ונמשכה עד לפני 11,700 שנה עם סיום עידן הקרח האחרון.