Строение вещества. Модели строения газа, жидкости и твердого тела

Строение вещества. Модели строения газа, жидкости и твердого тела Подготовка к ГИА

Цель:

• повторение основных понятий молекулярно-кинетической теории, а также разбор задач различного уровня сложности в соответствии с кодификатором ГИА и планом демонстрационного варианта экзаменационной работы

Из истории…

• Еще в Древней Греции, около 2,5 тысяч лет назад, была выдвинута гипотеза о том, что вещество состоит из мельчайших частичек – атомов и молекул.
• Основоположником идеи дискретного строения вещества считается древнегреческий философ Демокрит, живший  около 470 года до новой эры. Демокрит считал, что все тела состоят из бесчисленного количества сверхмалых, невидимых глазу, неделимых частиц . "Они бесконечно разнообразны, имеют впадины и выпуклости, которыми сцепляются, образуя все материальные тела, а в  природе существуют только атомы и пустота». В научную теорию эта гипотеза превратилась только XVIII – XIX веках.
• Если бы мы смогли рассмотреть окружающие нас тела через микроскоп, то увидели бы отдельные атомы и молекулы

Изображение атомов на поверхности кремния, полученное с помощью туннельного микроскопа.

Основные положения МКТ

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химического вещества.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат

три основных положения :

• Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»).
• Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении .
• Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Атомы

• Атомы очень малы . Их невозможно разглядеть не только простым глазом, но  и с помощью даже самого мощного оптического микроскопа.

• В  1951 году Эрвин Мюллер изобрёл ионный микроскоп, позволивший в деталях разглядеть атомную структуру металла.
• Атомы различных химических элементов отличаются друг от друга.

Атом кислорода

Атом водорода

Молекулы

• Молекула - это мельчайшая частица вещества, обладающая свойствами этого вещества.

• Так, молекула сахара - сладкая, а соли – соленая.

• Молекулы различных веществ – различны,
• Молекулы одного вещества одинаковы

Молекулы

• Молекулы состоят из атомов.

• Размеры молекул ничтожно малы.

Молекулы

• У разных веществ молекулы могут состоять из одного атома (инертные газы) или из нескольких одинаковых или различных атомов , или даже из сотен тысяч атомов (полимеры).
• Молекулы различных веществ могут иметь форму треугольника, пирамиды и других геометрических фигур, а также быть линейными.

Строение вещества

• Между молекулами в веществе существуют промежутки.

• Доказательствами существования промежутков служат изменение объема вещества , т.е. расширение и сжатие вещества при изменении температуры, и явление диффузии.

Молекулярные силы

• Здесь должен быть видеофрагмент «Молекулярные силы»

• Скачайте фильм по адресу: http://collection.edu.yar.ru/catalog/res/04d94d50-42fb-4b56-8912-96f08359c717/view/ и вставьте его на этот слайд. При вставке установите «при показе слайдов воспроизводить автоматически», на вкладке «Параметры» поставьте галочку в поле «Во весь экран»

Взаимодействие частиц вещества

• Частицы веществ способны притягиваться друг к другу . Однако это притяжение возникает лишь тогда, когда поверхности тел очень гладкие (для этого и понадобилась зачистка лезвием) и, кроме того, плотно прижаты друг к другу.
• Частицы веществ способны отталкиваться друг от друга . Это подтверждается тем, что жидкие, а особенно твердые тела очень трудно сжать.

• Притяжение или отталкивание частиц веществ возникает лишь в том случае, если они находятся в непосредственной близости .

• На расстояниях, чуть больших размеров самих частиц, они притягиваются .
• На расстояниях, меньших размеров частиц, они отталкиваются .

• Если же поверхности тел удалены на расстояние, заметно большее, чем размер частиц, то взаимодействие между ними не проявляется никак.

Молекулы одного и того же вещества во всех агрегатных состояниях одинаковы !

Модели строения газов, жидкостей и твердых

В газах расстояния между молекулами обычно значительно больше их размеров, каждая молекула движется вдоль прямой линии до очередного столкновения с другой молекулой или со стенкой сосуда.

В жидкостях молекулы имеют значительно большую свободу для теплового движения. Они не привязаны к определенным центрам и могут перемещаться по всему объему жидкости. Этим объясняется текучесть жидкостей .

В твердых телах молекулы совершают беспорядочные колебания около фиксированных центров (положений равновесия).

Строение твердых, жидких и газообразных тел

• Большая часть вещества на Земле встречается в трех состояниях : твердом, жидком и газообразном . Часто эти состояния называют агрегатными .
• В зависимости от условий одно и тоже вещество находится в каком-либо из них.
• Например, лед , вода и водяной пар .
• Или другой пример: воздух в вашей комнате — газ , но если его охладить до -193°C, он станет жидкостью , а если охладить до -213°C — твердым телом .

Рассмотрим задачи:

Подборка заданий по кинематике

(из заданий ГИА 2008-2010 гг.)

ГИА-2009-7. В каком агрегатном состоянии находится на Земле вещество, если даже большая его масса имеет собственные форму и объем?

• только в твердом
• только в жидком
• только в газообразном
• в твердом или в жидком

ГИА-2010-7. При охлаждении столбика спирта в термометре

• 1) уменьшается объем молекул спирта
• 2) увеличивается объем молекул спирта
• 3) уменьшается среднее расстояние между молекулами спирта
• 4) увеличивается среднее расстояние между молекулами спирта

ГИА-2010-7. ρ 1 — плотность вещества в жидком состоянии, ρ 2 — после кристаллизации. Какое соотношение плотностей справедливо?

1)

2)

3)

4) зависит от вещества

ГИА-2010-7. В таблице указаны результаты измерения температуры твердого кристаллического вещества с температурой плавления 220 °С в зависимости от времени t после начала равномерного нагревания его на электроплитке. Ошибка в измерении температуры равна 1 °С.

Можно утверждать, что в сосуде после начала нагревания при неизменных условиях находятся

1) через 15 мин — твердое тело, через 30 мин — твердое тело

2) через 15 мин — жидкость, через 30 мин — жидкость

3) через 15 мин — жидкость, через 30 мин — твердое тело

4) через 15 мин — твердое тело, через 30 мин — жидкость и твердое тело

ГИА-2010-26. Если тело находится внутри жидкости, плотность которой равна плотности этого тела, то сила тяжести уравновешивается выталкивающей силой. Можно ли считать, что это тело находится в состоянии невесомости?

Нет. Состояние невесомости характеризуется отсутствием в теле внутренних напряжений (т. е. отдельные слои тела не давят друг на друга и давления на опору. В теле, плавающем внутри жидкости внутренние напряжения, существующие в нем за счет силы тяжести, не исчезают. Кроме того, тело давит на жидкость, являющую в данном случае опорой.

(ЕГЭ 2001 г., Демо) А16. В стакане с водой плавает брусок льда (см. рисунок). После того, как лед растает, уровень воды в стакане. . .

• поднимется, т.к. объем ледяного бруска больше объема вытесненной им воды.
• опустится, т.к. плотность льда меньше плотности воды.
• останется на прежнем уровне, т.к. масса льда равна массе воды.
• поднимется, т.к. воды станет больше.

(ЕГЭ 2005 г., ДЕМО) А8. Наименьшая упорядоченность в расположении частиц характерна для

• кристаллических тел
• аморфных тел
• жидкостей
• газов

(ЕГЭ 2006 г., ДЕМО) А8. В жидкостях частицы совершают колебания возле положения равновесия, сталкиваясь с соседними частицами. Время от времени частица совершает «прыжок» к другому положению равновесия. Какое свойство жидкостей можно объяснить таким характером движения частиц?

• малую сжимаемость
• текучесть
• давление на дно сосуда
• изменение объема при нагревании

Литература

• Агрегатные состояния вещества. Аргументы и факты //[Электронный ресурс]// http://gazeta.aif.ru/online/kids/106/de02_01
• Гутник, Е. М., Физика. 7 класс. Учебник для общеобразовательных школ / Е. М. Гутник, А. В. Перышкин. - М.: Дрофа, 2009. – 302 с.
• Зорин, Н.И. ГИА 2010. Физика. Тренировочные задания: 9 класс / Н.И. Зорин. – М.: Эксмо, 2010. – 112 с. – (Государственная (итоговая) аттестация (в новой форме).
• Кабардин, О.Ф. Физика. 9 кл.: сборник тестовых заданий для подготовки к итоговой аттестации за курс основной школы / О.Ф. Кабардин. – М.: Дрофа, 2008. – 219 с;
• Молекулярные силы. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов //[Электронный ресурс]// http://collection.edu.yar.ru/catalog/res/04d94d50-42fb-4b56-8912-96f08359c717/view /
• Основные положения теории. Портал Естественных Наук//[Электронный ресурс]// http://e-science.ru/physics/theory/?t=224
• Перышкин, А. В., Физика. 7 класс. Учебник для общеобразовательных школ / А. В. Перышкин. - М.: Дрофа, 2009. – 198 с.
• Перышкин, А. В., Физика. 8 класс. Учебник для общеобразовательных школ / А. В. Перышкин. - М.: Дрофа, 2009. – 196 с.
• Сила упругости. Закон Гука. Весь курс Физики //[Электронный ресурс]// http :// fizika . ayp . ru /1/1_12. html
• Тема 8. Молекулярно-кинетическая теория. Dproc.do.am //[Электронный ресурс] // http://dproc.do.am/publ/3-1-0-12
• Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика ГИА-9 2010 г. //[Электронный ресурс]// http://fipi.ru/view/sections/214/docs/
• Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика ЕГЭ 2001-2010 //[Электронный ресурс]// http :// fipi . ru /view/sections/92/docs /