В газах обычно расстояние между молекулами и атомами значительно больше размеров молекул, а силы притяжения очень малы. Поэтому газы не имеют собственной формы и постоянного объёма. Газы легко сжимаются, потому что силы отталкивания на больших расстояниях также малы. Газы обладают свойством неограниченно расширяться, заполняя весь предоставленный им объём. Молекулы газа движутся с очень большими скоростями, сталкиваются между собой, отскакивают друг от друга в разные стороны. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа .

Движение молекул в жидкостях

В жидкостях молекулы не только колеблются около положения равновесия, но и совершают перескоки из одного положения равновесия в соседнее. Эти перескоки происходят периодически. Временной отрезок между такими перескоками получил название среднее время оседлой жизни (или среднее время релаксации ) и обозначается буквой?. Иными словами, время релаксации – это время колебаний около одного определённого положения равновесия. При комнатной температуре это время составляет в среднем 10 -11 с. Время одного колебания составляет 10 -12 …10 -13 с.

Время оседлой жизни уменьшается с повышением температуры. Расстояние между молекулами жидкости меньше размеров молекул, частицы расположены близко друг к другу, а межмолекулярное притяжение велико. Тем не менее, расположение молекул жидкости не является строго упорядоченным по всему объёму.

Жидкости, как и твёрдые тела, сохраняют свой объём, но не имеют собственной формы. Поэтому они принимают форму сосуда, в котором находятся. Жидкость обладает таким свойством, как текучесть . Благодаря этому свойству жидкость не сопротивляется изменению формы, мало сжимается, а её физические свойства одинаковы по всем направлениям внутри жидкости (изотропия жидкостей). Впервые характер молекулярного движения в жидкостях установил советский физик Яков Ильич Френкель (1894 – 1952).

Движение молекул в твёрдых телах

Молекулы и атомы твёрдого тела расположены в определённом порядке и образуют кристаллическую решётку . Такие твёрдые вещества называют кристаллическими. Атомы совершают колебательные движения около положения равновесия, а притяжение между ними очень велико. Поэтому твёрдые тела в обычных условиях сохраняют объём и имеют собственную форму.

ПЛАНИРУЕМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ

Учащиеся должны усвоить, что

молекулы непрерывно и хаотически движутся; из-за этого происходят такие явления, как диффузия, испарение, броуновское движение, давление газа;

диффузия - явление самопроизвольного перемешивания веществ в твердом, жидком или газообразном состояниях;

броуновское движение - это беспорядочное движение (дрожание) нерастворимых в жидкости или газе маленьких кусочков;

диффузия объясняется тем, что молекулы одного тела, непрерывно двигаясь, проникают между молекулами другого тела;

давление газа объясняется тем, что одновременно большое число движущихся молекул ударяется о стенку сосуда;

испарение объясняется тем, что некоторые молекулы вылетают через поверхность тела;

броуновское движение объясняется тем, что число ударов молекул о частицу в каждый момент неодинаково с разных сторон.

Учащиеся должны научиться:

распознавать диффузию, давление газа, испарение и броуновское движение и описывать поведение молекул в конкретных ситуациях.

ДИДАКТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

Рабочий лист

Тема. Движение молекул

Новое знание

Молекулы непрерывно и хаотически движутся; из-за этого происходят такие явления, как диффузия, испарение, броуновское движение, давление газа.

Диффузия - явление самопроизвольного перемешивания веществ в твердом, жидком или газообразном состояниях.

Броуновское движение - это беспорядочное движение (дрожание) нерастворимых в жидкости или газе маленьких кусочков.

Действие по применению моделей диффузии, давления газа, испарения и броуновского движения

Задание. Опишите поведение молекул при диффузии, давлении газа, испарении, броуновском движении в следующих ситуациях.

Шкаф, долго стоявший на одном месте, "прирос" к полу.

Природный газ при неправильной эксплуатации может разорвать баллон, в котором он находится.

Художник для получения краски нужного цвета смешивает на палитре кистью краски нескольких цветов.

Белье разных цветов, замоченное вместе, закрасилось.

Огурцы просолились через несколько дней после засолки.

Шарик раздувается при наполнении его гелием.

В воде любого водоема растворен воздух.

Мелкие капельки подсолнечного масла, попав в банку с водой, очень медленно всплывают на поверхность.

Для составления гербария, растения высушивают.

Краска "въелась" в деревянный пол.

Для того чтобы пианино не рассыхалось, в него ставят банку с водой.

Способ выполнения действия

Разбор ситуаций

_____________________________________________________________________________________________

СЦЕНАРИЙ

1 Примеры заданий приведены в приложении «Задачи-упражнения».

2 Первая цифра обозначает номер действия в процессе проектирования, вторая – номер этапа усвоения (см. 2.4), третья – номер организующего действия учителя (см. таблицу 3).

Движение молекул в газах

Основные Положения Молекулярно-Кинетической Теории (Опытное Обоснование)

В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества лежат три положения:

1. Все тела состоят из частиц (атомов, молекул, ионов и др.);

2. Частицы непрерывно хаотически движутся;

3. Частицы взаимодействуют друг с другом.

22)Бро́уновское движе́ние - беспорядочное движение микроскопических, видимых, взвешенных в жидкости (или газе) частиц твёрдого вещества (пылинки, частичкипыльцы растения и так далее), вызываемое тепловым движением частиц жидкости (или газа). Не следует смешивать понятия «броуновское движение» и «тепловое движение»: броуновское движение является следствием и свидетельством существования теплового движения.

23) Моль (русское обозначение: моль ; международное: mol ) - единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ .

Моль принят в качестве единицы СИ XIV Генеральной конференцией по мерам и весам в 1971 году. Точное определение моля формулируется так :

Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц.

Число́ Авога́дро , конста́нта Авогадро - физическая константа, численно равная количеству специфицированных структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов или любых других частиц) в 1 моле вещества. Определяется как количество атомов в 12 граммах (точно) чистого изотопа углерода-12. Обозначается обычно как N A , реже как L .

N A = 6,022 141 29(27)·10 23 моль −1 .

В газах обычно расстояние между молекулами и атомами значительно больше размеров молекул, а силы притяжения очень малы. Поэтому газы не имеют собственной формы и постоянного объёма. Газы легко сжимаются, потому что силы отталкивания на больших расстояниях также малы. Газы обладают свойством неограниченно расширяться, заполняя весь предоставленный им объём. Молекулы газа движутся с очень большими скоростями, сталкиваются между собой, отскакивают друг от друга в разные стороны. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа .

В жидкостях молекулы не только колеблются около положения равновесия, но и совершают перескоки из одного положения равновесия в соседнее. Эти перескоки происходят периодически. Временной отрезок между такими перескоками получил название среднее время оседлой жизни (или среднее время релаксации ) и обозначается буквой?. Иными словами, время релаксации – это время колебаний около одного определённого положения равновесия. При комнатной температуре это время составляет в среднем 10 -11 с. Время одного колебания составляет 10 -12 …10 -13 с.

Время оседлой жизни уменьшается с повышением температуры. Расстояние между молекулами жидкости меньше размеров молекул, частицы расположены близко друг к другу, а межмолекулярное притяжение велико. Тем не менее, расположение молекул жидкости не является строго упорядоченным по всему объёму.

Жидкости, как и твёрдые тела, сохраняют свой объём, но не имеют собственной формы. Поэтому они принимают форму сосуда, в котором находятся. Жидкость обладает таким свойством, как текучесть . Благодаря этому свойству жидкость не сопротивляется изменению формы, мало сжимается, а её физические свойства одинаковы по всем направлениям внутри жидкости (изотропия жидкостей). Впервые характер молекулярного движения в жидкостях установил советский физик Яков Ильич Френкель (1894 – 1952).

Кристаллы твердые, но есть еще жидкости и газы. В газах молекулы не скреплены друг с другом, как в кристалле, а с легкостью распределяются по всему свободному пространству, перемещаясь по прямым линиям, как бильярдные шары, но с тем отличием, что в их распоряжении не два измерения стола, а три. Молекулы перемещаются, пока не встретят преграду – другую молекулу или стены контейнера, от которых они отскакивают – опять же по аналогии с бильярдными шарами. Газы можно сжать, следовательно, между молекулами действительно много пространства. Газ после сжатия "напрягается". Закрыв выходное отверстие велосипедного насоса, можно почувствовать это напряжение, если нажать на ручку. Если оставить палец там же, а ручку отпустить, то она выстрелит обратно. Напряжение, которое ты почувствовал, называют давлением.

Давление образуется оттого, что миллионы молекул воздуха (смесь азота, кислорода и нескольких других газов) в насосе бомбардируют рычаг (на самом деле не только рычаг, но из всей конструкции именно он может двигаться). При высоком давлении бомбардировка идет с большей частотой. Это происходит, когда то же количество молекул оказывается в меньшем пространстве, например, когда ты нажимаешь ручку насоса. Или повышаешь температуру, что заставляет молекулы газа перемещаться быстрее.

Жидкость похожа на газ тем, что ее атомы тоже "перетекают" с одного места на другое (поэтому их по аналогии с твердыми материалами называют "текучими"). Однако молекулы в жидкости располагаются гораздо ближе друг к другу, чем в газе. Газ быстро заполняет все предоставленное пространство. Жидкость тоже затекает во все щели, но до некоего уровня. Определенное количество жидкости занимает постоянный объем, не то что газ, и сила притяжения тянет ее к земле, таким образом она заполняет часть резервуара, необходимую для ее объема, снизу вверх. Так происходит, потому что молекулы жидкости расположены близко. Но, в отличие от твердого вещества, они способны скользить одна по другой, поэтому жидкость может течь.

Твердое вещество даже не пытается заполнить объем, в котором находится, – оно просто сохраняет свою форму Все потому, что молекулы в твердых телах не скользят друг по другу, как в жидкости, а прочно закреплены в одном (почти) положении по отношению к своим соседям. Я написал "почти", поскольку молекулы колеблются вокруг своих "парадных" позиций (чем выше температура, тем быстрее колебания), но не настолько, чтобы изменилась форма кристалла.

Бывают и "коварные" жидкости, например патока. Коварство ее в том, что она течет, однако очень медленно, и хоть она и заполняет нижнюю часть резервуара, но тратит на это много времени. Есть настолько "коварные" жидкости, что они ведут себя как твердые тела – так медленно они текут. Они даже обладают всеми свойствами твердых веществ, несмотря на то что лишены кристаллической решетки. Хороший пример – стекло. Оно "течет", но так медленно, что пройдут века, прежде чем мы это заметим. Поэтому из практических соображений мы считаем стекло твердым материалом.

Жидкости. Движение молекул в жидкостях.

Жидкость занимает по свойствам и строению промежуточное положение между газами и твердыми кристаллическими веществами. Поэтому обладает свойствами как газообразных, так и твердых веществ. В молекулярно-кинетической теории различные агрегатные состояния вещества связывают с различной степенью упорядоченности молекул. Для твердых тел наблюдается так называемый дальний порядок в расположении частиц, т.е. их упорядоченное расположение, повторяющееся на больших расстояниях. В жидкостях имеет место так называемый ближний порядок в расположении частиц, т.е. их упорядоченное расположение, повторяющееся на расстояниях, сравнимы с межатомными. При температурах, близких к температуре кристаллизации, структура жидкости близка к твердому телу. При высоких температурах, близких к температуре кипения, структура жидкости соответствует газообразному состоянию – практически все молекулы участвуют в хаотическом тепловом движении.

Жидкости, подобно твердым телам, обладают определенным объемом, а подобно газам, принимают форму сосуда, в котором они находятся. Молекулы газа практически не связаны между собой силами межмолекулярного взаимодействия, и в данном случае средняя энергия теплового движения молекул газа гораздо больше средней потенциальной энергии, обусловленной силами притяжения между ними, поэтому молекулы газа разлетаются в разные стороны и газ занимает предоставленный ему объем. В твердых и жидких телах силы притяжения между молекулами уже существенны и удерживают молекулы на определенном расстоянии друг от друга. В этом случае средняя энергия теплового движения молекул меньше средней потенциальной энергии, обусловленной силами межмолекулярного взаимодействия, и ее недостаточно для преодоления сил притяжения между молекулами, поэтому твердые тела и жидкости имеют определенный объем.

Давление в жидкостях с увеличением температуры и уменьшением объема возрастает весьма резко. Объемное расширение жидкостей гораздо меньше, чем паров и газов, так как более значительны силы, связывающие молекулы в жидкости; то же замечание касается теплового расширения.

Теплоемкости жидкостей обычно растут с температурой (хотя и незначительно). Отношение С р /С V практически равно единице.

Теория жидкости до настоящего времени полностью не развита. Разработка ряда проблем в исследовании сложных свойств жидкости принадлежит Я.И. Френкелю (1894–1952). Тепловое движение в жидкости он объяснял тем, что каждая молекула в течение некоторого времени колеблется около определенного положения равновесия, после чего скачком переходит в новое положение, отстоящее от исходного на расстоянии порядка межатомного. Таким образом, молекулы жидкости довольно медленно перемещаются по всей массе жидкости. С повышением температуры жидкости частота колебательного движения резко увеличивается, возрастает подвижность молекул.

На основе модели Френкеля можно объяснить некоторые отличительные особенности свойств жидкости. Так, жидкости даже вблизи критической температуры обладают гораздо большей вязкостью , чем газы, и вязкость с ростом температуры уменьшается (а не растет, как у газов). Объясняется это иным характером процесса передачи импульса: он передается молекулами, совершающими перескок из одного равновесного состояния в другое, а эти перескоки с ростом температуры существенно учащаются. Диффузия в жидкостях происходит только за счет перескоков молекул, и она происходит гораздо медленнее, чем в газах. Теплопроводность жидкостей обусловлена обменом кинетической энергии между частицами, колеблющимися около своих положений равновесия с различными амплитудами; резкие перескоки молекул заметной роли не играют. Механизм теплопроводности похож на механизм ее в газах. Характерной особенностью жидкости является ее способность иметь свободную поверхность (не ограниченную твердыми стенками).