ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ, РІДИН, ТВЕРДИХ ТІЛ*
Урок № 3
Тема. Основні положення МКТ
Мета: вивчити основні положення МКТ, конкретизувати положення про існування атомів та молекул.
Обладнання: пориста посудина, гумова трубка й колінна трубка, духи, прилад Кіппа, свіжозварений столовий буряк і картопля.
План уроку
1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії.
2. Дослідне обгрунтування МКТ.
А) Поняття дифузії. Дифузія в газах.
Б) Осмос.
В) Дифузія у твердих речовинах.
3. Молекулярні явища в природі та
ХІД УРОКУ
I. Актуалізація опорних знань
Учитель фронтально повторює вчення про атомістичну будову речовин і підводить тим самим учнів до основних положень МКТ.
II. Вивчення нового матеріалу
1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії
Атомістичні вчення про будову речовин зародились у період розквіту культури в Китаї, Індії, Греції, Римі.
Давньогрецькі філософи Анаксагор і Демокрит вчили, що всі речовини складаються з маленьких неподільних частинок – атомів.
З попередніх уроків ви вже знаєте, що всі речовини складаються із атомів, молекул, які мають певну
Описати рух частинок за допомогою законів механіки не вдалося. Було створено нову теорію, яка називається молекулярно-кінетичною теорією, в основі якої лежить три загальні положення, а саме:
1. Будь-яка речовина складається з найдрібніших частинок – атомів чи молекул.
2. Атоми і молекули перебувають у безперервному хаотичному (тепловому) русі.
3. Між атомами (молекулами) існують сили взаємодії, які залежать від відстані між ними і можуть бути силами притягання і відштовхування.
2. Досліди обгрунтування МКТ
Дифузія
Дифузією називають явище, за якого речовини самі по собі змішуються одна з одною.
Найпростіший приклад дифузії в газах – це швидке поширення запахів, навіть у спокійному повітрі: аромат парфумів уже через кілька хвилин відчувається по всій кімнаті. Дифузію в газах можна спостерігати також під час досліду з парою брому. Для цього у скляний циліндр заввишки 50 см вливають кілька крапель брому і відразу ж закривають циліндр скляною пластинкою, щоб задушлива пара брому не виходила назовні. Під час випаровування брому його пара досить швидко дифундує вгору, що добре видно з поступового забарвлення повітря в циліндрі в коричневий колір.
Змішування газів у даному випадку не може бути здійснене силою тяжіння, оскільки густина пари брому значно більша за густину повітря. Це явище легко пояснюється на основі молекулярно-кінетичної теорії: молекули обох газів, рухаючись невпорядковано і стикаючись одна з одною, потрапляють у проміжки між сусідніми молекулами, що призводить до проникнення одного газу в інший і, отже, поступового виникнення однорідної суміші газів.
Зваримо столовий буряк і картоплю. Очистимо 1 буряк і 1 картоплину, розріжемо і половинки з’єднаємо на деякий час (2 хв.). Після їх роз’єднання побачимо, що в тому місці, де картопля була в контакті з буряком, вона стала червоною.
Постає питання: як можна пояснити дифузію у твердих тілах рухом молекул, якщо в них частинки лише коливаються навколо положення рівноваги? Треба мати на увазі, що частинки твердих тіл зрідка покидають свої місця і переходять на інші. Ось ці “мандрівні” молекули чи атоми зумовлюють дифузію у твердих тілах.
Осмос
Важливий різновид дифузії – взаємне проникнення речовин крізь пористі перегородки – дістав назву осмос.
Розглянемо такий дослід. З’єднаємо патрубок пористої посудини гумовою трубкою з коліном водяного манометра. Помістимо цю посудину під склянку, заповнену воднем від приладу Кіппа. Манометр покаже збільшення тиску в посудині. Пояснюється це тим, що молекули водню, які мають меншу масу і рухаються швидше, ніж молекули кисню й азоту, що входять до складу повітря, проходять крізь пори в посудину швидше, ніж молекули кисню й азоту з цієї посудини в склянку. Якщо прийняти склянку з воднем, то тиск у посудині зменшується – водень виходить крізь пори з посудини швидше, ніж у нього проникає повітря.
Дифузію рідин крізь пористу перегородку можна спостерігати за допомогою такого простого досліду. Закриємо широкий отвір лійки целофаном або пергаментом, наповнимо її розчином мідного купоросу й опустимо в посудину з водою. Через певний час побачимо, що рівень розчину в лійці підвищився. Отже, вода дифундує в розчин мідного купоросу швидше, ніж розчин у воду. Поява блакитнуватого забарвлення води в посудині свідчить про те, що мідний купорос так само, хоча й повільно, дифундує у воду.
3. Молекулярні явища в техніці і природі
Явище дифузії має надзвичайно різноманітні галузі практичного застосування. Насамперед це зварювання і паяння матеріалів: ці процеси грунтуються на дифузії зварюваних металів або основного металу і припою. Останніми роками опрацьовано і впроваджено у виробництво метод дифузійного зварювання у вакуумі. Для цього зварювані деталі поміщають у вакуумну камеру і нагрівають до температури, за якої процес дифузії у металах відбувається досить інтенсивно. Потім деталі притискають одну до одної і витримують певний час. Перевага цього методу полягає в тому, що він дає можливість зварювати матеріали, які іншими методами з’єднати неможливо (сталь з чавуном, алюмінієм, вольфрамом, срібло з нержавіючої сталі).
Дифузія широко застосовується в металургії, зокрема під час поверхневої термохімічної обробки металів і сплавів із метою зміни механічних властивостей їх поверхневого шару. Так, для підвищення терміну служби машин, які працюють в умовах великих навантажень, сталеві деталі піддають азотуванню – насиченню поверхні сталі азотом. Готові деталі нагрівають в аміаку до температури 500-700 °С.
Поліпшення властивостей матеріалів досягається схожими з азотування процесами – цементацією (поверхневим насиченням сталевих виробів вуглецем) і ціануванням (одночасним насиченням поверхні деталі вуглецем і азотом.)
Не менш важливе застосування явища дифузії і в інших галузях виробництва. Наприклад, на дифузії грунтується вилучення на цукроварних заводах цукру з нарізаної бурякової стружки. Стружка промивається водою або цукровим розчином малої концентрації, і при цьому молекули цукру дифундують зі стружки в розчин.
Явище дифузії рідин має велике значення в житті тварин і рослин, оскільки забезпечує всмоктування води і поживних речовин коренями рослин, засвоєння їжі і видалення відходів із клітин рослин і тварин.
Так само відбувається дифузія в тканинах людини і тварини. У легенях, наприклад, завдяки дифузії кисень з повітря надходить у кров крізь стінки альвеол, а потім, розчинившись у ній, розноситься по всьому організму. їжа перетравлюється в шлунку і кишечнику, і потрібні організмові речовини дифундують всередину клітин.
У той же час внаслідок дифузії продукти життєдіяльності клітин виводяться з нею в навколишнє середовище.
III. Закріплення вивченого матеріалу
– Що ми сьогодні вивчили на уроці?
Учні роблять висновок, наводять приклади зі свого життєвого досвіду, що підтверджують основні положення МКТ.
IV. Домашнє завдання
Опрацювати матеріал.
Навести приклади дифузії в газах, рідинах і твердих тілах.
Задача. На рисунку зображений один із апаратів для виявлення в оточуючому повітрі світильного газу, метану й інших газів, що легші за повітря. Пористий циліндр А, заповнений повітрям, з’єднаний з U-подібною трубкою В, що містить ртуть. Ртутний контакт С замикає коло електричного дзвінка D.
Пояснити дію апарата.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)