Основні положення МКТ

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

техніці.

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 масу. З броунівського руху випливає, що частинки – атоми, молекули перебувають у безперервному хаотичному русі.

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.

 Основні положення МКТ

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.

 Основні положення МКТ




Основні положення МКТ