2-й семестр

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

1. Свойства газов, жидкостей, твердых тел

Урок 3/74

Тема. Объяснение строения твердых тел, жидкостей и газов

Цель урока: опираясь на знания учащихся об основных положения МКТ, ознакомить их со свойствами вещества в трех агрегатных состояниях

Тип урока: комбинированный урок

План урока

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Сравнение газов, жидкостей и твердых тел

Большинство окружающих нас тел находятся в одном из трех агрегатных состояниях вещества - твердом, жидком и газообразном топливе. В 20-м веке, когда начали исследовать микроскопическое строение тел, было обнаружено структуру этих состояний вещества. Молекулярно-кинетическая теория дает возможность понять, почему вещество может находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях.

Изучение этой темы удобно проводить в такой последовательности. Сначала на опытах продемонстрировать общие свойства газов, жидкостей и твердых тел. Объяснение свойств газов, жидкостей и твердых тел на основе молекулярно-кинетической теории, которые необходимо логически связать с рассмотренными опытами. На их основе сделать вывод о свойствах газов: сжатие, способность к неограниченному расширению; о свойствах жидкостей: сохранение объема, но не сохранение формы; о свойствах твердых тел: сохранение формы и объема.

2. Газы

Свойства газов определяются в основном движением молекул, поскольку взаимодействием молекул можно пренебречь. В связи с тем, что молекулы во всех газах движутся практически одинаково, свойства различных газов подобные.

Молекулы в газах расположены не вплотную - в среднем на расстояниях, намного превышающих размеры самих молекул. Например, в воздухе расстояние между молекулами примерно в 10 раз больше размеров молекул. Газы легко сжимаются, при этом уменьшается среднее расстояние между молекулами.

Молекулы с огромными скоростями - сотни метров в секунду - движутся в пространстве. Сталкиваясь, они отталкиваются друг от друга в разные стороны, подобно бильярдных шаров. Слабые силы притяжения молекул газа не способны удержать их друг возле друга. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа.

3. Жидкости

Молекулы жидкости расположены почти вплотную друг к другу, поэтому молекула жидкости ведет себя иначе, не как молекула газа. Зажатая, как в клетке, другими молекулами, она осуществляет «бег на месте» (колеблется около положения равновесия, сталкиваясь с соседними молекулами). Лишь время от времени она совершает «прыжок», прорываясь сквозь «прутья клетки», но сразу же попадает в новую «клетку», созданную новыми соседями. Время оседлой жизни молекулы воды, т.е. время колебания около определенного положения равновесия при комнатной температуре, так же в среднем 10-11 с. А время одного колебания значительно меньше (10-12 - 10-13 с). С повышением температуры время оседлой жизни молекул уменьшается.

Молекулы жидкости находятся непосредственно друг возле друга. При попытке изменить объем жидкости начинается деформация самих молекул. Для этого нужны очень большие силы. Этим и объясняется малое сжатие жидкостей.

Как известно, жидкость может вытекать, т.е. не сохраняет свою форму. Объяснить это можно так. Если жидкость не течет, то «прыжки» молекул из одного оседлого положения в другое происходят с одинаковой частотой по всем направлениям. Внешняя сила заметно не меняет число скачков молекул за секунду. Но перемещение молекул из одного оседлого положения в другое происходят преимущественно в направлении действия внешней силы. Вот почему жидкость течет и принимает форму сосуда.

4. Твердые тела

Атомы или молекулы твердых тел колеблются около определенных положений равновесия. Иногда молекулы изменяют положение равновесия, но происходит это редко. Вот почему твердые тела сохраняют не только объем, но и форму.

Если соединить центры положений равновесия атомов твердого тела, то получится правильная пространственная сетка, которая называется кристаллической.

Внутренний порядок в расположении атомов кристаллов влияет на формирование правильных внешних геометрических форм.

Вопрос к ученикам во время изложения нового материала

1. Может ли одна и та же вещество находится в разных агрегатных состояниях?

2. Что общего в твердых телах и жидкостях? Чем они отличаются?

3. Что общего в жидкостях и газах? Чем они отличаются?

4. Как расположены молекулы и атомы в газах, жидкостях и твердых кристаллических телах?

5. Как ведут себя газы при нагревании? Почему?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Контрольные вопросы

1. Или может железо находиться в газообразном состоянии?

2. Есть ли отличие между молекулами льда, воды и водяного пара?

3. Как располагаются молекулы в газах, жидкостях и твердых телах?

4. Меняются сами молекулы пвд время перехода из одного агрегатного состояния в другое?

О чем мы узнали на уроке

• Свойства газов: газы не сохраняют ни объем, ни форму; газ заполняет всю емкость, в которой он находится.

• Свойства жидкостей: жидкости сохраняют объем, но не сохраняют форму; вследствие способности к переливанию, жидкость обычно принимает форму сосуда.

• Свойства твердых тел: твердые тела сохраняют объем и форму.

Домашнее задание

1. Конспект.

2. Решение задач

р1): 1. Сравните свойства вещества в твердом и газообразном состояниях.

2. Может ли углекислый газ быть жидким? твердым?

3. Как расположены молекулы и атомы в газах, жидкостях и твердых кристаллических телах?

4. В чем заключается различие в тепловом движении молекул газов, жидкостей и твердых тел?

р2): 1. Газ способен к неограниченному расширению. Почему существует атмосфера Земли?

2. Слепить фигурку из сухого песка нельзя, а из мокрого возможно. Почему?

3. Почему сжать жидкость почти так же трудно, как и твердое тело?

Р3): 1. Вы наблюдаете из окна за толпой людей на площади, что пришли на праздничное гуляние. На площади тесно. Если мысленно заменить каждого человека молекулой, то какое состояние вещества это будет напоминать?

2. Выведите на рисунке траектории движения молекул газа, жидкости и твердого тела.

3. При сильном охлаждении воздуха, его можно сделать жидким. При этом объем, который занимает воздух, уменьшается почти в 700 раз. Сделайте вывод из этого факта: какую долю объема газа составляет объем самих молекул?