Пояснення будови твердих тіл, рідин і газів

2-й семестр

МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА Й ТЕРМОДИНАМІКА

1. Властивості газів, рідин, твердих тіл

Урок 3/74

Тема. Пояснення будови твердих тіл, рідин і газів

Мета уроку: спираючись на знання учнів про основні положення МКТ, ознайомити їх з властивостями речовини в трьох агрегатних станах

Тип уроку: комбінований урок

План уроку

Контроль знань

15 хв.

Самостійна робота “Основні положення МКТ”

Демонстрації

5 хв.

1.

Властивості газів.

2. Властивості рідин.

3. Властивості твердих тіл

Вивчення нового матеріалу

20 хв.

1. Порівняння газів, рідин і твердих тіл.

2. Гази.

3. Рідини.

4. Тверді тіла

Закріплення вивченого матеріалу

5 хв.

Контрольні питання

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Порівняння газів, рідин і твердих тіл

Більшість оточуючих нас тіл знаходяться в одному з трьох агрегатних станах речовини – твердому,

рідкому й газоподібному паливі. У 20-му столітті, коли почали досліджувати мікроскопічну будову тіл, було виявлено структуру цих станів речовини. Молекулярно-кінетична теорія дає можливість зрозуміти, чому речовина може перебувати в газоподібному, рідкому й твердому станах.

Вивчення цієї теми зручно проводити в такій послідовності. Спочатку на дослідах продемонструвати загальні властивості газів, рідин і твердих тіл. Пояснення властивостей газів, рідин і твердих тіл на основі молекулярно-кінетичної теорії, які необхідно логічно пов’язати з розглянутими дослідами. На їх основі зробити висновок про властивості газів: стискання, здатність до необмеженого розширення; про властивості рідин: збереження об’єму, але не збереження форми; про властивості твердих тіл: збереження форми та об’єму.

2. Гази

Властивості газів визначаються в основному рухом молекул, оскільки взаємодією молекул можна знехтувати. У зв’язку з тим, що молекули в усіх газах рухаються практично однаково, властивості різних газів подібні.

Молекули в газах розташовані не впритул – в середньому на відстанях, які набагато перевищують розміри самих молекул. Наприклад, у повітрі відстань між молекулами приблизно в 10 разів більша за розміри молекул. Гази легко стискаються, при цьому зменшується середня відстань між молекулами.

Молекули з величезними швидкостями – сотні метрів за секунду – рухаються в просторі. Стикаючись, вони відштовхуються одна від одної в різні боки, подібно до більярдних куль. Слабкі сили тяжіння молекул газу не здатні утримати їх одна біля одної. Численні удари молекул об стінки посудини створюють тиск газу.

3. Рідини

Молекули рідини розташовані майже впритул одна до одної, тому молекула рідини веде себе інакше, не як молекула газу. Затиснута, як у клітці, іншими молекулами, вона здійснює “біг на місці” (коливається близько положення рівноваги, стикаючись з сусідніми молекулами). Лише час від часу вона здійснює “стрибок”, прориваючись крізь “прути клітки”, але відразу ж потрапляє в нову “клітку”, утворену новими сусідами. Час осілого життя молекули води, тобто час коливання близько одного певного положення рівноваги за кімнатної температури, так само в середньому 10-11 с. А час одного коливання значно менший (10-12 – 10-13 с). З підвищенням температури час осілого життя молекул зменшується.

Молекули рідини знаходяться безпосередньо одна біля одної. Під час спроби змінити об’єм рідини починається деформація самих молекул. Для цього потрібні дуже великі сили. Цим і пояснюється мале стискання рідин.

Як відомо, рідина може витікати, тобто не зберігає свою форму. Пояснити це можна так. Якщо рідина не тече, то “стрибки” молекул з одного осілого положення в інше відбуваються з однаковою частотою за всіма напрямами. Зовнішня сила помітно не змінює число стрибків молекул за секунду. Але переміщення молекул з одного осілого положення в інше відбуваються переважно в напрямі дії зовнішньої сили. Ось чому рідина тече й приймає форму посудини.

4. Тверді тіла

Атоми або молекули твердих тіл коливаються близько певних положень рівноваги. Іноді молекули змінюють положення рівноваги, але відбувається це рідко. Ось чому тверді тіла зберігають не тільки об’єм, але й форму.

Якщо з’єднати центри положень рівноваги атомів твердого тіла, то вийде правильна просторова сітка, яка називається кристалічною.

Внутрішній порядок у розташуванні атомів кристалів впливає на формування правильних зовнішніх геометричних форм.

Питання до учнів під час викладення нового матеріалу

1. Чи може одна й та ж речовина перебувати в різних агрегатних станах?

2. Що спільного в твердих тілах і рідинах? Чим вони відрізняються?

3. Що спільного у рідинах і газах? Чим вони відрізняються?

4. Як розташовані молекули й атоми в газах, рідинах і твердих кристалічних тілах?

5. Як ведуть себе гази під час нагрівання? Чому?

ЗАКРІПЛЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Контрольні запитання

1. Чи може залізо перебувати в газоподібному стані?

2. Чи є відмінність між молекулами льоду, води й водяної пари?

3. Як розташовуються молекули в газах, рідинах і твердих тілах?

4. Чи змінюються самі молекули пвд час переходу з одного агрегатного стану в інший?

Про що ми дізнались на уроці

– Властивості газів: гази не зберігають ні об’єм, ні форму; газ заповнює всю ємність, у якій він знаходиться.

– Властивості рідин: рідини зберігають об’єм, але не зберігають форму; внаслідок здатності до переливання, рідина зазвичай приймає форму посудини.

– Властивості твердих тіл: тверді тіла зберігають об’єм і форму.

Домашнє завдання

1. Конспект.

2. Розв’язування задач

Р1): 1. Порівняйте властивості речовини в твердому й газоподібному станах.

2. Чи може вуглекислий газ бути рідким? твердим?

3. Як розташовані молекули й атоми в газах, рідинах і твердих кристалічних тілах?

4. У чому полягає відмінність у тепловому русі молекул газів, рідин і твердих тіл?

Р2): 1. Газ здатний до необмеженого розширення. Чому існує атмосфера Землі?

2. Зліпити фігурку з сухого піску не можна, а з мокрого можливо. Чому?

3. Чому стиснути рідину майже так само важко, як і тверде тіло?

Р3): 1. Ви спостерігаєте з вікна за натовпом людей на площі, що прийшли на святкове гуляння. На площі тісно. Якщо подумки замінити кожну людину молекулою, то який стан речовини це буде нагадувати?

2. Виведіть на рисунку траєкторії руху молекул газу, рідини й твердого тіла.

3. При сильному охолодженні повітря, його можна зробити рідким. При цьому об’єм, який займає повітря, зменшується майже в 700 разів. Зробіть висновок з цього факту: яку частку об’єму газу складає об’єм самих молекул?




Пояснення будови твердих тіл, рідин і газів