Пояснення різних станів речовини з погляду атомно-молекулярного вчення

Урок фізики в 7 класі.

 

Тема уроку: Пояснення різних станів речовини з погляду атомно-молекулярного вчення.

Мета уроку: Сформувати в учнів поняття про фізичні властивості речовин у різних агрегатних станах, використовуючи основні положення молекулярно-кінетичної теорії.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Обладнання: комп’ютери, навчальна програма „Фізика, 7 клас”.

 

Хід уроку.

І. Організація класу.

ІІ. Повідомлення теми, мети уроку.

Тема нашого уроку: Пояснення різних станів речовини з погляду атомно-молекулярного вчення.

Сьогодні ми повинні з'ясувати поняття про фізичні властивості речовин у різних агрегатних станах, використовуючи основні положення молекулярно-кінетичної теорії.

ІІІ. Актуалізація опорних знань учнів.

Але спочатку давайте пригадаємо матеріал попереднього уроку. Нагадую, на минулому уроці ми вивчили тему „Рух і взаємодія атомів та молекул”.

(Фронтальне опитування учнів)

Поміркуйте і дайте відповіді на такі запитання.

Запитання:

1.         Чим відрізняється рух молекул льоду від руху молекул водяної пари?

2.         Газ легко стиснути, а рідину практично стиснути неможливо. Чи пов’язана ця відмінність із відмінністю у властивостях молекул газу та рідини?

3.         Між молекулами існують сили притягання. Чому ж дві половинки зламаної ручки не з’єднується, якщо їх щільно прикласти одна до одної?

4.         Чому злипаються щільно притиснуті один до одного шматочки пластиліну?

5.         Вода вкриває чисту поверхню скла суцільною плівкою, а на жирній поверхні збирається в окремі краплинки. Що можна сказати про притягання молекул води і скла, молекул води і жиру?

ІV. Вивчення нового матеріалу.

В природі існують три агрегатні стани речовини: твердий, рідкий та газоподібний. Відповідно усі тіла, що існують довкола нас, поділяють на тверді тіла, рідини та гази.

(Учні працюють за комп’ютерами з навчальною програмою „Фізика, 7 клас” та ознайомлюються із теоретичними відомостями про агрегатні стани речовини. Див. мал.1)

(В ході спільних міркувань учителя та учнів розглядаються їхні властивості та робляться такі висновки)

Властивості газів:

      Не зберігають ні форми, ні об’єму, легко стискуються.

      Характер молекулярного руху – безладний, хаотичний рух.

Властивості рідин:

      Зберігають об’єм, але не зберігають форми.

      Основна властивість – плинність.

      Характер молекулярного руху – коливання атомів та молекул відносно положення рівноваги та їх перескакування в інші позиції.

Властивості твердих тіл:

      Зберігають надану їм форму, об’єм.

      Характер молекулярного руху – коливання атомів та молекул відносно положення рівноваги.

Мал.1

 

Розглянемо процеси, пов’язані із переходом речовини із одного агрегатного стану в інший:

1.         Випаровування – процес перетворення рідини на пару. Воно відбувається за будь-якої температури.

(Запитання до учнів)

Поміркуйте: Відомо, що влітку, рідина надворі випаровується. Чи відбувається процес випаровування рідини взимку?

(Якщо учні не дійшли до правильного висновку, то вчителем наводяться приклади)

Наприклад, взимку білизна, хоч і довго, але поступово висихає; замерзлі калюжі поступово зникають. Отже, відбувається процес випаровування, інтенсивність якого залежить від температури: чим вища температура, тим швидше випаровується рідина.

2.         Плавлення – процес перетворення твердого кристалічного тіла на рідину.

3.         Кристалізація - процес перетворення рідини на тверде кристалічне тіло.

Численні приклади переходу речовини із одного агрегатного стану в інший, переконують нас у тому, що тверді тіла, рідини і гази – це не особливі речовини, яким властиві цілком певні ознаки, а стани, в яких може перебувати кожна речовина за певних фізичних умов.

Мотивація. Тоді постає запитання: „Чим пояснити можливість перебування речовини у трьох агрегатних станах?”

 (Учні за допомогою програми проводять інтерактивний дослід агрегатної структури станів води. Див мал.2, мал.3, мал.4)

Мал. 2 Мал.3

Мал.4

(Розповідь учителя з елементами бесіди)

Очевидно, що в твердому стані речовина пе­ребуває тоді, коли атоми і молекули взаємодіють настільки сильно, що знаходяться у чітко фіксо­ваних положеннях. Вони практично не переміщуються, а лише хаотично коливаються віднос­но своїх стабільних положень. Треба докласти певних зусиль, щоб тіло змінило надану йому форму. Наприклад, можна розплющити залізний цвях ударами молотка; виліпити фігуру з пластиліну. Проте якщо ми спробуємо зігнути скло, воно розкришиться. Разом з тим відомо, що майстри-склодуви виробляють чудові худож­ні вироби, попередньо нагрівши скло до певної температури. Ковалі розжарюють  у горнах металеві заготівки, щоб вони були податливіші під час кування. Тобто властивості твердого тіла за­лежать також від його температури.

Якщо підвищувати температуру, то настане момент, коли тверде тіло почне плавитися і перетвориться на рідину. Підвищення темпе­ратури твердого тіла веде до послаблення зв'яз­ків між атомами і молекулами. Тобто атоми і молекули твердого тіла внаслідок нагрівання набувають такої рухливості, що вже можуть, як у рідинах, стрибкоподібно пересуватися. У кристалічних тілах (наприклад, металах) це від­бувається за певної температури, яку назива­ють температурою плавлення. Так, температура плавлення алюмінію дорівнює 660 °С, залі­за — 1535 °С, вольфраму — 3387 °С.

Якщо рідину охолоджувати, молекули по­ступово втрачають рухливість, оскільки зв'язки між ними посилюються. Вони починають зай­мати певні положення, продовжуючи колива­тися відносно них. За певної температури від­бувається кристалізація, або тверднення, — про­цес, зворотний до плавлення.

Що ж відбувається з рідиною зі зміною її температури?

Як відомо, молекули рідини взаємодіють та­ким чином, що утримуються одна біля одної, але не втрачають при цьому своєї рухливості. Вони коливаються і час від часу стрибкопо­дібно переміщуються, ніби просочуючись по­між сусідніми молекулами. Тому рідинам вла­стива текучість і вони набувають форми посу­дини, в якій містяться.

Рідини випаровуються з вільної поверхні, яку вони утворюють на межі з газом. Це від­бувається тоді, коли окремі молекули втрача­ють зв'язок з найближчими сусідами і почи­нають вільно рухатися над поверхнею рідини.

Очевидно, що чим вища температура, тим більше молекул виривається з вільної поверхні рідини. Це підтверджує і наш життєвий досвід. Адже відомо, що в теплу погоду білизна виси­хає швидше, ніж у холодну.

Отже, перехід рідини у газоподібний стан від­бувається внаслідок розриву зв'язків між її мо­лекулами. Вони починають вільно рухатися в усьому наданому їм просторі, взаємодіючи лише під час короткочасних зіткнень. Їх можна по­рівняти із співударом кульок, які розлітаються тим дужче, чим з більшою швидкістю набли­жаються одна до одної.

Якщо температура газу знижується, то швид­кість хаотичного руху молекул зменшується. За цих умов може статися, що окремі молекули, наближаючись одна до одної, починають взає­модіяти і «злипаються» в маленькі крапельки. Відбувається конденсація — зворотний до випа­ровування процес, тобто перехід речовини із газоподібного в рідкий стан. Іноді цей процес називають скрапленням газу.

До опорного конспекту учнів:

Тверді тіла зберігають надану їм форму, оскільки атоми по­в'язані між собою надто сильно.

Окремі властивості твердих тіл залежать від температури.

За певної температури криста­лічні тіла плавляться.

Температура плавлення у різних тіл різна.

Плавлення і кристалізація — зворотні процеси переходу твердого тіла в рідину, і навпаки.

Чим вища температура ріди­ни, тим швидше коливаються її молекули.

Кількість молекул, які можуть розірвати свої зв'язки з інши­ми молекулами, залежить від температури рідини.

Чим вища температура газу, тим швидше рухаються його молекули

Випаровування і конденсація — зворотні процеси переходу рі­дини в газ і навпаки.

V. Закріплення нового матеріалу.

(Усне розв’язування задач)

1.   Чи може залізо перебувати в газоподібному стані?

2.   Поясніть кругообіг води у природі з погляду різних агрегатних станів води.

3.   Чи можливо заповнити відкриту посудину газами на 50%?

4.   Чи відрізняються молекули холодної води від молекул теплої та гарячої води, від молекул льоду?

 

(Учні проходять перевірку засвоєння навчального матеріалу даної теми із використанням навчальної програми „Фізика, 7клас”, аргументуючи класу свої відповіді, а потім звіряють власні відповіді із вірними, зазначеними програмою. Див. мал.5)

Мал.5

(Після самоперевірки учні проводять експериментальне завдання з метою виявлення сили міжмолекулярної взаємодії між молекулами води і склом. Див. мал.6)

VI. Підведення підсумків уроку.

Отже, одним із видів матерії є речовина, яка може перебувати в трьох агрегатних станах – твердому, рідкому і газоподібному та переходити із одного агрегатного стану в інший.

Мал.6

 

VІI. Домашнє завдання. § 9, стор. 28-30. (Підр. Фізика, 7 клас, Коршак Є. В. та ін.)