МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА

 ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ, РІДИН, ТВЕРДИХ ТІЛ

Тема: Основні положення молекулярно-кінетичної теорії. Маса молекул. Кількість речовини. Температура. Основне рівняння МКТ.

 Мета: ознайомити із поняттям та основними положеннями молекулярно-кінетичної теорії, історією вивчення будови атома, фізичними величинами, що його характеризують

Обладнання та література: електронні засоби навчання, програмне забезпечення, підручник Фізика 10 клас рівень стандарту Є.В. Коршак, О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко

Тип уроку: лекція

ХІД УРОКУ

І. Ознайомлення з новим матеріалом

Склад і будову тієї чи іншої речовини можна виявити фізичними методами аналізу, не вдаючись до хімічних реакцій, або фізико-хімічними методами шляхом вивчення фізичних явищ та спостереження за ними, що відбуваються під час хімічних реакцій. До таких методів, які часто називають експериментальними, належать такі методи якісного й кількісного аналізу: спектральний‑ люмінесцентний‑ оптичний‑ електрохімічний‑ хроматографічний та деякі інші. 

Спектральні методи аналізу – це методи, що грунтуються на визначенні хімічного складу та будови речовин з їх спектра. Випромінювання, поглинання або розсіювання електромагнітного випромінювання може розглядатися як сигнал, що несе інформацію про якісний і кількісний склад речовини або про її структуру. У сучасних фізико-хімічних дослідженнях будови речовини широко застосовують інфрачервону спектроскопію. Інфрачервоні спектри дають досить повну характеристику речовин. Інфрачервона спектроскопія може бути корисною під час вимірювання міжатомних відстаней у молекулах, під час вимірювання температури згоряння ракетного палива.

Люмінесцентний аналіз – якісний і кількісний метод дослідження різних речовин, який грунтується на явищі люмінесценції. Найпоширеніший люмінесцентний аналіз – аналіз з використанням люмінесценції, яку викликає ультрафіолетове проміння. Люмінесцентний аналіз дає змогу визначити якісний та кількісний склад речовин. Його використовують у видимій області спектра. Перевага методу – висока чутливість, яка дає змогу ідентифікувати речовину при її кількості від 10^-8 – 10^{-9 г до 10-}10-10^{-12 г. ›}

Оптичні методи дослідження речовини грунтуються на використанні законів оптики, які стосуються природи, поширення і взаємодії з речовиною електромагнітного випромінювання оптичного діапазону (видиме світло, ультрафіолетове й інфрачервоне випромінювання). Для якісного й кількісного визначення хімічних елементів у біологічних рідинах і тканинах, у лікарських засобах та інших об’єктах слугує спектрально-емісійний аналіз. Суть його у вивченні спектра світла, яке випромінюють атоми і молекули, порушені різними способами, наприклад нагріванням до високих температур. Для вимірювання поглинання світла речовиною з метою аналізу складу і структури зразка широко застосовують фотометричні та спектрофотометричні методи. Наприклад, спектрофотометри дають змогу вивчати характерні спектри поглинання різних речовин і встановлювати їх хімічну будову й кількісний вміст у розчинах.

Електрохімічні методи аналізу речовин – сукупність методів якісного та кількісного аналізу речовин, що грунтуються на процесах, які протікають на електродах або в міжелектродному просторі. При цьому вимірюють ряд параметрів, наприклад електродний потенціал, кількість електрики, повний електричний опір, ємність, електропровідність, діелектрична проникність, значення яких пропорційні концентраціям речовин, які визначаються. Електрохімічні методи аналізу використовують для визначення понад 60 елементів у різних природних і промислових матеріалах, у рудах, мінералах.

Хроматографія - сучасний і високоефективний метод, дає змогу досить швидко й надійно визначати вміст окремих компонентів у сумішах, концентрувати й ідентифікувати ці компоненти. Вона ефективна не тільки в хімічному аналізі, але і в хімічній технології. У біології й агропромисловій галузі хроматографічне розділення і концентрування використовують перед кількісним визначенням мікроелементів, а також для виявлення пестицидних сполук у навколишньому середовищі. Під час технологічного контролю харчових виробництв хроматографія слугує для очищення речовин, аналізу сумішей органічних кислот, амінокислот та інших продуктів.

Для вивчення будови речовини використовують різноманітні технології. В основі будь-якого процесу лежить певна технологія, до компонент якої належать:

1) мета реалізації процесу; 2) предмет, що підлягає технологічним змінам; 3) способи й методи дії; 4) засоби технологічної дії; 5) упорядкованість й організація, протиставлені стихійним процесам. ž

Переглянути відео

ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ, РІДИН, ТВЕРДИХ ТІЛмалюнок зразок наноматеріалу.jpgвуглецеві нанотрубки.jpg).

 Наноматеріали – матеріали з якісно новими властивостями (з грец. nannos – «карлик»), створені з використанням наночастинок та за допомогою нанотехнологій (методів цілеспрямованого маніпулювання речовиною на атомному або молекулярному рівні). До наноматеріалів належать об’єкти, розміри яких  від 1 до 100 нм (1 нм 10^{-9 м)}.

Властивості наноматеріалів відрізняються від аналогічних матеріалів у масивному стані. Наприклад, у наноматеріалів можна спостерігати зміну магнітних, тепло- і електропровідних властивостей. Для матеріалів особливо малих розмірів буває характерна зміна температури плавлення у бік її зменшення. Для наноматеріалів актуальна проблема їх зберігання і транспортування. Матеріали (особливо металеві) дуже активні і взаємодіють з навколишнім середовищем.

Теплові явища відіграють велику роль у житті людини, тварин і рослин. У різні пори року зі зміною температури повітря на 20-30 ⁰С змінюється навколишній світ. Зміна температури впливає на всі властивості тіл. Так, від нагрівання або охолодження змінюються розміри твердих тіл і об’єм рідин. Значно змінюються також їх механічні властивості, наприклад пружність. Якщо за кімнатної температури вдарити молотком по гумовій трубці, то вона залишиться цілою. Але якщо трубку охолодити до температури, нижчої за -100 ⁰С, то легким ударом можна розбити її на дрібні шматочки. Гума стає крихкою, як скло. Тільки після нагрівання гума знову набуває своїх пружних властивостей. Усі теплові явища, а також багато інших, відбуваються за певними законами. Ці закони так само точні й надійні, як і закони механіки, але відрізняються від них змістом і формою. Відкриття законів, за якими відбуваються теплові явища, дає змогу максимально використати ці явища на практиці, у техніці. Сучасні теплові двигуни, установки для зрідження газів, холодильні та інші апарати конструюють на основі цих законів.

Теорію, яка пояснює теплові явища у макроскопічних тілах і внутрішні властивості цих тіл на основі уявлень про те, що всі тіла складаються з окремих частинок, які рухаються хаотично, називають молекулярно-кінетичною теорією.

У цій теорії головне завдання пов’язати закономірності поведінки окремих атомів і молекул з величинами, які характеризують властивості макроскопічних тіл. Молекулярна фізика грунтується на кількох положеннях, які стосуються структури речовини і закономірностей руху частинок, що входять до складу речовини. До цих положень належать такі:

1. Речовина складається із частинок (атомів і молекул). Маса будь-якого тіла дорівнює сумі мас частинок, з яких складається тіло. Маса тіл може змінюватися лише на ціле число, кратне масі частинки. Кажуть, що маса тіла може змінюватися не безперервно, а лише порціями – дискретно.

2. Молекули (атоми) усіх тіл перебувають у безперервному тепловому русі. Невпорядкованість руху частинок – найважливіша особливість теплового руху.

3. Молекули (атоми) взаємодіють між собою – залежно від відстані між частинками вони притягуються або відштовхуються.

Переглянути презентацію

ІІ. Закріплення вивченого матеріалу

(Дати відповіді на запитання)

1. У чому полягає суть та положення МКТ?
2. Що визначає кількість речовини?
3. Що таке молярна маса?
4. Який фізичний зміст сталої Авогадро?
5. Чому дорівнює абсолютний нуль температури за шкалою Цельсія?
6. Яке співвідношення існує між абсолютною температурою і температурою за шкалою Цельсія?

ІІІ. Видача домашнього завдання

1. Вивчити § 39-41, 44 підручника;
2. Створити електронні презентації на тему:

• Дифузія як засіб переміщення поживних речовин у рослинах;
• Історія становлення МКТ.

Відповіді надсилати на  електронну адресу bortnolga@gmail.com

Викладач Бортнік О.В.