Личные инструменты

2168
з математики

132
учня

168
для 11 класу

443
відкореговано


Вашій увазі

24638
уроків


Рух і взаємодія атомів і молекул. Залежність швидкості руху атомів і молекул від температури тіла. Дифузія

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 7 клас>> Фізика: Рух молекул. Дифузія 






  § 13. РУХ МОЛЕКУЛ. ДИФУЗІЯ
  ■ Чому запах парфумів поширюється по всій кімнаті? Чи можуть «зростися» два шматочки металу? Від чого залежить швидкість руху атомів і молекул? На ці та інші питання ви зможете відповісти, прочитавши цей параграф.






  1. Знайомимося з тепловим рухом
  Відповідно до сучасних уявлень, атоми та молекули, з яких складається речовина, перебувають у невпинному хаотичномурусі. Такий рух називається тепловим.
  Тепловий рух неможливо побачити неозброєним оком, адже розміри молекул дуже малі.
  Однак існує багато фізичних явищ, пояснити які можна тільки з опорою на той факт, що молекули постійно рухаються.




2.15.jpg




Рис. 2.15. Скориставшись лійкою з довгим носиком, можна акуратно налити розчин мідного купоросу на дно склянки з водою




Рис. 2.16. Спостереження явища дифузії в рідинах: у результаті дифузії різка межа між розчином мідного купоросу та водою з часом зникає








 2. Пригадуємо означення дифузії
  Безперечним доказом руху молекул слугує фізичне явище, добре відоме вам із курсу природознавства,— дифузія (від латин. diffusio — поширення, розтікання).
  Нагадаємо, що дифузією називають взаємне проникнення дотичних речовин одна в одну, що відбувається в результаті теплового руху молекул.





  3. Спостерігаємо дифузію в газах і рідинах
  Згадайте, що відбувається, коли десь у кімнаті розлити пахучу речовину, наприклад парфуми,— її запах незабаром відчуватиметься скрізь у кімнаті. Це означає, що молекули пахучої речовини, рухаючись, потрапляють у проміжки між молекулами повітря, яким заповнена кімната, тобто спостерігається дифузія. Саме в результаті дифузії в газах ми відчуваємо запах свіжоспеченого хліба з булочної або прогрітої сонцем трави.
  Дифузію можна спостерігати й у рідинах. Проведемо такий дослід. У прозору посудину з чистою водою за допомогою лійки наллємо розчин мідного купоросу так, щоб рідини не змішалися (рис. 2.15). Спочатку ми спостерігаємо різку межу між водою і розчином мідного купоросу. Залишивши посудину в спокої на кілька днів, ми побачимо, що вся рідина в посудині набула бірюзового кольору (рис. 2.16). Причому перемішування рідин відбулося без втручання ззовні. Схематично процес дифузії в рідинах зображено на рис. 2.17. Численні досліди свідчать, що дифузія в рідинах відбувається значно повільніше, ніж у газах. Ще більш повільно відбувається дифузія у твердих тілах. Чому? Відповідь на це запитання слід шукати в особливостях розта-шування молекул газів, рідин і твердих тіл.


  4. З'ясовуємо, як пов'язані швидкість руху молекул і температура
  Приготуємо дві посудини, як показано на рис. 2.15. Одну з посудин поставимо в тепле місце, другу — у холодне. Подивившись через якийсь час на посудини, ми переконаємося, що в теплому розчині дифузія відбулася набагато швидше.
  У разі підвищення температури швидкість дифузії в газах також збільшується.
  Залежність швидкості дифузії від температури особливо помітна для твердих тіл. Так, англійський металург Вільям Роберт Остін провів дослід. Він наплавив тонкий диск золота на свинцевий циліндр (рис. 2.18, а) і на кілька днів помістив цей циліндр у піч, де підтримувалася температура близько 400 °С. Виявилося, що золото продифундувало через увесь циліндр (рис. 2.18, б); тим часом за кімнатної температури дифузія практично не спостерігалася.
  Таким чином, ми виявили, що чим вищою є температура речовини, тим швидше відбувається дифузія, тобто молекули швидше рухаються.
  Доволі складні експерименти показують, що за будьякої температури в речовині є молекули, які рухаються досить повільно, і молекули, швидкість яких висока. Якщо кількість молекул речовини, що мають високу швидкість, збільшується, тобто збільшується середня швидкість молекул, то це означає, що температура речовини також збільшується.

  5. Довідуємося про дифузію в природі та її застосування в техніці
  Явище дифузії дуже поширене в природі. Завдяки дифузії вуглекислий газ потрапляє в листя рослин; кисень із повітря — на дно водоймищ; поживні речовини всотуються в кишечник; кисень із легень потрапляє в кров, а з крові — у тканини й т. д.
  Дифузію широко застосовують у техніці. Одним із прикладів є дифузійне зварювання металів. Шматки металів міцно притискають один до одного, нагрівають до високої температури, але нижчої від температури плавлення. У місці з'єднання відбувається дифузія, і шматки металів ніби зростаються.
Золото
 2.18.jpg
Рис. 2.18. Дослід зі спостереження дифузії у твердих тілах: а — свинцевий циліндр із напаяною золотою пластинкою;б — той самий циліндр наприкінці досліду

  ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
  Атоми та молекули, з яких складається речовина, перебувають у невпинному хаотичному русі. Такий рух називається тепловим, оскільки збільшення температури речовини відповідає збільшенню середньої швидкості руху її молекул.
  Одним із доказів руху молекул є фізичне явище, що називається дифузією. Дифузія — взаємне проникнення дотичних речовин одна в одну, що відбувається в результаті теплового руху молекул.





  Контрольні запитання
1. Що називають тепловим рухом молекул? 2. Дайте визначення дифузії. 3. Наведіть приклади дифузії в газах, рідинах і твердих тілах. 4. Від чого залежить швидкість дифузії? Поясніть причини цієї залежності. 5. Наведіть приклади дифузії в природі.
 
 Вправи 
1. У чому відмінність холодної води від гарячої з «молекулярного погляду»?
2. У якому стані речовини (газоподібному, твердому чи рідкому) дифузія відбувається швидше? Чому?
3. Вуглекислий газ важчий за інші гази, однак він присутній у верхніх шарах атмосфери. Поясніть це явище.
4. Заборонено перевозити разом з їжею такі речовини, як гас, бензин, фарби. Чому?
5. Швидкість руху молекул газу становить кількасот метрів за секунду. Чому ж ми відчуваємо запах розлитої рідини не миттєво, а через деякий час?
6. Чому чай заварюють окропом, а не холодною водою?
7. Чому сушена слива розбухає У воді?
8. У дві склянки з водою одночасно опустили по однаковому шматочку цукру (див. рисунок). У якій склянці початкова температура води була вищою?
9. Відчувши небезпеку, кальмар викидає темно-синю захисну рідину. Чому через якийсь час вода, забарвлена цією рідиною, навіть у спокійному стані знову стає прозорою?
10. Чи правильним, на вашу думку, є твердження, що запах свіжого хліба з пекарні поширюється лише в тому напрямку, куди дме вітер? Обґрунтуйте свою відповідь.



2.a.jpg2.б.jpg



  Експериментальні завдання 
1. Надуйте дві повітряні кульки. Одну кульку помістіть у тепле місце, другу — у холодне. Через добу порівняйте, яка кулька виявилася менше здутою. Чому?
2. Приготуйте міцний розчин кухонної солі. Налийте в склянку чисту воду, потім за допомогою лійки обережно налийте розчин солі на дно склянки (див. рисунок). Спробуйте верхню рідину на смак, переконайтеся, що вона несолона. Відставте склянку на добу, а потім знову спробуйте воду. Який результат ви одержали? Поясніть його.
3. Візьміть дві тонкостінні склянки. В одну з них налийте холодної води, у другу — гарячої. За допомогою піпетки опустіть на дно кожної склянки кілька крапель міцного чаю. Поясніть результати.
 2.екс.jpg
  Фізика й техніка в Україні
  2.ф.jpg
  Іван Павлович Пулюй (1845—1918) народився на Тернопільщині.
  Учені особливо відзначають праці Івана Пулюя в галузі мо¬лекулярної фізики — дані про коефіцієнти внутрішнього тертя та дифузію газів і пари. Ці дані є вихідними, коли обчислюють такі мікроскопічні величини, як середня довжина вільного пробігу молекул, їх кількість в одній грам-молекулі тощо. У галузі електротехніки Іван Пулюй удосконалив технологію виготовлення освітлювальних ламп, першим дослідив неонове світло. За участі Пулюя запущено ряд електростанцій на постійному струмі в Австро-Угорщині, а також першу в Європі на змінному струмі. Значним є внесок Пулюя в дослідження рентгенівських променів.
 
 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №



2.л.jpg
  Тема. Дослідження явища дифузії в рідинах і газах.
  Мета: спостереження явища дифузії, порівняння швидкості дифузії в рідинах і газах.



  Обладнання: пробірка з маленьким (0,5— 1 мм) шматочком акварельної фарби; закоркована пробірка з ватою, змоченою нашатирним спиртом; пробірка з водою; аркуш картону; склянка.



 ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ
 Дослідження дифузії в газах
  Розташуйте пробірку з ватою, змоченою спиртом, на відстані приблизно 20 см від обличчя (ближче підносити пробірку не слід). Відкрийте пробірку. Виміряйте час, що пройде від моменту відкривання пробірки до моменту виявлення вами запаху спирту. Після виявлення запаху швидко закрийте пробірку корком.



  Дослідження дифузії в рідинах
  На глянцевий бік картонного аркуша капніть воду і в середину краплі помістіть шматочок акварельної фарби. Виміряйте час, протягом якого крапля води забарвиться. 



  Аналіз результатів дослідження
  Поясніть явища, які ви спостерігали, і зробіть висновок, де зазначте:
  а) яке явище ви досліджували;
  б) де швидкість дифузії є вищою — у рідині чи в газі.





  § 14. ВЗАЄМОДІЯ МОЛЕКУЛ
 ■ Огляньтесь навколо, і ви побачите безліч фізичних тіл. Це й ваш сусід, із яким ви сидите за партою, і сама парта. Це й стілець, на якому сидите, і ручка, якою пишете, тощо. Усі ці тіла, як ви вже знаєте, складаються з розділених проміжками частинок, що постійно рухаються.
   Тоді чому частинки, з яких складаються фізичні тіла, не розлітаються навсібіч? Більш того, тіла не тільки не розсипаються на окремі молекули — навпаки, щоб їх розтягти, зламати, розірвати, потрібно докласти зусиль. Спробуймо розібратися, чому це так.

2.19.jpg

Рис. 2.19.Повислу краплю води втримують від падіння сили притягання між молекулами. Надто важка крапля падає




  1. Підтверджуємо взаємодію молекул 
  Причина того, що всі тіла довкола нас не розпадаються на окремі молекули, є очевидною: молекули притягаються одна до од ної. Кожна молекула притягається до сусідніх молекул, а ті, усвою чергу,— до неї. Саме завдяки міжмолекулярному притяганню тверді тіла зберігають свою форму, рідина збирається в краплини (рис. 2.19), скотч прилипає до паперу, чорнило залишає слід на аркуші, притиснуті один до одного зрізами свинцеві циліндри міцно схоплюються (рис. 2.20).
  У науці встановлено, що притягання між молекулами діє завжди. Чому ж тоді, якщо чашку розбито, вона не стане цілою від того, що її уламки притиснуть один до одного? Хоч із якою силою ми притискатимемо частини зламаного олівця, вони також не з'єднаються в цілий олівець.


2.20.jpg

Рис. 2.20. Притиснуті один до одного свіжими зрізами свинцеві бруски злипаються так міцно, що витримують вагу великої гирі
  Річ у тім, що притягання між молекулами стає помітним тільки на дуже малих відстанях (таких, які можна порівняти з розмірами самих частинок). Якщо ми притискаємо уламки чашки або частини зламаного олівця, то на такі відстані зближується тільки дуже мала кількість молекул. А відстань між більшою частиною їх лишається такою, що молекули майже не взаємодіють. Тепер стає зрозумілим, чому для того, щоб свинцеві циліндри зліпилися, необхідно спершу відшліфувати зрізи, а шматочки м'якого воску або пластиліну легко злипнуться й без попереднього шліфування.
  Два сухі аркуші неможливо зблизити настільки, щоб вони з'єдналися. Однак якщо змочити аркуші водою, то вони злипнуться, бо молекули води наблизяться до молекул паперу настільки, що міжмолекулярне притягання вже втримуватиме аркуші один біля одного (рис. 2.21). 
2.21a.jpg2.21b.jpg

Рис. 2.21. Дослід із виявлення умов міжмолекулярного притягання

  Міжмолекулярне притягання також є причиною змочування або незмочування тіла певними рідинами (рис. 2.22).


2.22.jpg

Рис. 2.22. Крапелька води розтікається по поверхні чистого скла (змочує її), оскільки притягання між молекулами рідини менше, ніж між молекулами рідини та скла {а). Притягання між молекулами води більше, ніж між молекулами води та жиру, яким вкрите пір'я водоплавних птахів, тому вода не змочує їх (згадайте вираз «як із гуски вода!») (б)




  2. Підтверджуємо міжмолекулярне відштовхування
Вище ми довели, що між молекулами існує притягання. З огляду на це виникає ціла низка запитань. Чому ж молекули газів, безладно рухаючись і постійно зіштовхуючись між собою, не злипаються в одну велику грудку? Чому, коли стиснути, наприклад, губку, вона через якийсь час відновить свою форму?
  Річ у тім, що молекули не тільки притягаються одна до одної, але й відштовхуються. Якщо відстань між ними є дуже малою (трохи меншою за розмір молекули), то міжмолекулярне відштовхування стає сильнішим, ніж притягання.
  Спробуйте стиснути, наприклад, монетку. Ви не зможете помітно зменшити її розміри, бо молекули монетки відштовхуватимуться одна від одної. Гак само у вас не вийде помітно зменшити об'єм рідини навіть за допомогою потужного преса.
  Саме міжмолекулярне притягання й відштовхування втримує молекули рідин і твердих речовин на певних, більшменш визначених відстанях, які приблизно дорівнюють розмірам самих молекул. Тож у разі зменшення відстані молекули починають відштовхуватись одна від одної, а в разі збільшення — притягатися, тому і для зближення, і для віддалення молекул необхідно докласти зусиль.



  ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
  Молекули взаємодіють між собою: вони водночас притягаються й відштовхуються. Міжмолекулярна взаємодія виявляється на відстанях, які можна порівняти з розмірами самих молекул.


  Контрольні запитання
1. Чому тверді тіла й рідини не розпадаються на окремі молекули? 2. За яких умов притягання між молекулами стає помітним? 3. За якої умови спостерігається відштовхування молекул? 4. Чому неможливо з'єднати два уламки чашки, навіть сильно притискаючи їх один до одного, а два шматки пластиліну легко злипаються? 5. Відомо, що між молекулами існує притягання. Чому ж тоді молекули, наприклад, повітря не збираються в одному місці?


  Вправи
1. Хоч як старанно ви з'єднуватимете два уламки лінійки, вони не з'єднаються. Чому в цьому випадку не виявляється притягання молекул?
2. Чому для того, щоб розірвати шнур, потрібно докласти зусиль?
3.3 якою метою, коли складають скло, його прокладають паперовими стрічками?
4. Рідкий клей забезпечує міцне з'єднання двох тіл. Поясніть, унаслідок чого це відбувається.
5. Що мають спільного і чим відрізняються процеси зварювання і паяння металів?
6. Пір'я водоплавних птахів вкрите дуже тонким шаром жиру. Яку користь дає це птахам?

  Експериментальні завдання
1. Використовуючи м'яку пружинку (або тонку гумку), чисту метале¬ву (чи скляну) пластинку та блюдце з водою, продемонструйте, що між молекулами води і металу (скла) існують сили притягання.
2. Використовуючи аркуші, посудини з олією та водою, дайте відповіді на такі запитання. Чи злипнуться два аркуші, якщо їх змочити водою? олією? якщо один змочити водою, а другий олією? Обґрунтуйте результати експерименту.



Фізика. 7 клас: Підручник / Ф.Я. Божинова. 

Календарно-тематичне планування з фізики, завдання та відповіді школяру, курси учителю з фізики 7 класу










Зміст уроку
1236084776 kr.jpg конспект уроку і опорний каркас                      
1236084776 kr.jpg презентація уроку 
1236084776 kr.jpg акселеративні методи та інтерактивні технології
1236084776 kr.jpg закриті вправи (тільки для використання вчителями)
1236084776 kr.jpg оцінювання 

Практика
1236084776 kr.jpg задачі та вправи,самоперевірка 
1236084776 kr.jpg практикуми, лабораторні, кейси
1236084776 kr.jpg рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
1236084776 kr.jpg домашнє завдання 

Ілюстрації
1236084776 kr.jpg ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
1236084776 kr.jpg реферати
1236084776 kr.jpg фішки для допитливих
1236084776 kr.jpg шпаргалки
1236084776 kr.jpg гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
1236084776 kr.jpg зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
1236084776 kr.jpg підручники основні і допоміжні 
1236084776 kr.jpg тематичні свята, девізи 
1236084776 kr.jpg статті 
1236084776 kr.jpg національні особливості
1236084776 kr.jpg словник термінів                          
1236084776 kr.jpg інше 

Тільки для вчителів
1236084776 kr.jpg ідеальні уроки 
1236084776 kr.jpg календарний план на рік 
1236084776 kr.jpg методичні рекомендації 
1236084776 kr.jpg програми
1236084776 kr.jpg обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам





Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум