Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Молекулярная физика и термодинамика. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Характер движения и взаимодействия молекул в газах, жидкостях и твёрдых телах. Масса молекул. Количество вещества

Молекулярная физика и термодинамика

Основные положения молекулярно-кинетической теории. Характер движения и взаимодействия молекул в газах, жидкостях и твёрдых телах

План урока

  • Основные положения молекулярно-кинетической теории
  • Броуновское движение
  • Тепловое движение молекул в твёрдых телах, жидкости и газах
  • Диффузия

Цели урока

  • Знать, основные положения молекулярно-кинетической теории
  • Знать, что такое броуновское движение
  • Знать характер взаимодействия и движения молекул в различных агрегатных состояниях
  • Знать, что такое диффузия

Разминка

  • Что такое молекула?
  • Какие агрегатные состояния вещества Вам известны?

 

Основные положения молекулярно-кинетической теории

 

Гипотеза о том, что любое вещество состоит из мельчайших неделимых частиц – атомов (с греческого языка «атомос» означает неделимый), была высказана примерно в V в. до н. э. древнегреческими философами Левкиппом и его учеником Демокритом. Молекулярно-кинетической теорией (сокращено МКТ) называется учение о строении и физических свойствах вещества, использующее представления о том, что наименьшими частицами химического вещества являются молекулы и атомы. 


Молекула – мельчайшая устойчивая частица вещества, состоящая из атомов одного или нескольких химических элементов и сохраняющая основные химические свойства этого вещества.

 

Атом – мельчайшая частица вещества (химического элемента), не делящаяся при химических реакциях. Атомы могут объединяться в молекулы, а могут сами рассматриваться как одноатомные молекулы, например, калий K


Способность газов занимать весь предоставленный им объем, упругость газов, жидкостей и твердых тел, явления диффузии и броуновского движения можно объяснить, если принять 3 основных положения молекулярно-кинетической теории.


Основные положения молекулярно-кинетической теории :

  1. Все тела состоят из атомов и молекул;
  2. Атомы и молекулы находятся в беспрерывном хаотическом движении;
  3. Атомы и молекулы взаимодействуют между собой: отталкиваются на малых расстояниях и притягиваются – на больших (по сравнению с размерами молекул).


Рис. 1. Сила взаимодействия Рис. 1. Сила взаимодействия

Атомы и молекулы, находясь в постоянном движении, обладают определенной кинетической энергией. Эта энергия связана с так называемой тепловой энергией, запасенной в теле. Кроме того, они постоянно взаимодействую между собой, то есть обладают потенциальной энергией межмолекулярного взаимодействия. При сближении двух атомов или молекул сначала преобладают силы взаимного притяжения. На некотором расстоянии r0 между их центрами, которое соответствует среднему размеру рассматриваемых молекул или атомов, силы взаимного отталкивания резко возрастают и становятся равными по модулю силам притяжения, такое состояние соответствует устойчивому положению системы. При дальнейшем сближении силы взаимного отталкивания превосходят силы взаимного притяжения (см. рис. 1). Силы притяжения между атомами и молекулами препятствуют растяжению твердого тела, а силы отталкивания препятствуют его сжатию. Для подтверждения данного утверждения достаточно представить, насколько сложно сжать или растянуть, например, кусочек металла.

Броуновское движение

 

Большое значение в обосновании молекулярно-кинетической теории имело открытие английского ботаника Роберта Броуна. В 1827 году он обнаружил беспорядочное движение видимых в микроскоп твёрдых частиц, находящихся в жидкости. Это явление, названное броуновским движением, смогла объяснить лишь молекулярно-кинетическая теория на основе использования представлений о существовании молекул.

Рис. 2. Броуновское движение Рис. 2. Броуновское движение

Беспорядочно движущиеся молекулы жидкости или газа сталкиваются с твердой частицей и изменяют направление и модуль скорости ее движения. Число молекул, ударяющих частицу с различных сторон, и направление передаваемого ими импульса непостоянны. Чем меньше размеры и масса частицы, тем более заметными становятся изменения импульса во времени.

Эксперименты и теория показывают, что при нагревании темп броуновского движения увеличивается или, что то же самое, увеличивается темп хаотического движения. По этой причине хаотическое движение молекул часто называют тепловым движением .


Броуновское движение представляет собой хаотическое движение мелких видимых частиц твердого вещества в жидкости или в газе, благодаря постоянному тепловому движению молекул жидкости или газа.


Тепловое движение молекул в твёрдых телах, жидкости и газах

 

Вспомним, что одно и то же вещество в зависимости от внешних условий может находиться в разных агрегатных состояниях: газообразном, жидком или твёрдом. Существование разных агрегатных состояний объясняется различием в характере взаимодействия и движения молекул в веществе.

 

Молекулы и атомы в твёрдом теле совершают беспорядочные колебания относительно положений, в которых силы притяжения и отталкивания со стороны соседних атомов уравновешены.
 

В жидкостях молекулы не только колеблются около положения равновесия, но и совершают перескоки из одного положения равновесия в соседнее, эти перескоки молекул являются причиной текучести жидкости, ее способности принимать форму сосуда.
 

В газах обычно расстояния между атомами и молекулами в среднем значительно больше размеров молекул. Силы отталкивания на больших расстояниях не действуют, поэтому газы легко сжимаются. С другой стороны, практически отсутствуют между молекулами газа и силы притяжения, поэтому газы обладают свойством неограниченно расширяться.

 

Диффузия

Рис. 3. Диффузия перманганата калия Рис. 3. Диффузия перманганата калия

Одним из основных и наглядных примеров того, что молекулы неподвижного в целом вещества совершают постоянное хаотическое движение, является диффузия.  Представьте, что Вы, стоя в одном углу комнаты, попрыскали духами или дезодорантом. Через некоторое время запах будет ощущаться во всей комнате. Подобное явление можно также наблюдать в жидкостях, например, при заваривании чая: если его не перемешивать, то вода будет постепенно окрашиваться. Это и есть диффузия.


Диффузией — это взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга, вследствие теплового движения частиц этих веществ


Диффузия наблюдается и в газах, и в жидкостях, и даже в твердых телах. В твердых телах диффузия происходит значительно медленнее, нежели чем в жидкостях или газах. На рисунке 3 показано, как в результате диффузии с течением времени выравнивается концентрация перманганата калия в воде. Поскольку при нагревании вещества увеличивается темп хаотического (теплового) движения молекул и атомов, то во всех агрегатных состояниях темп диффузии увеличивается при нагревании. Опять же, всеми любимый чай в холодной воде будет завариваться крайне долго. 


Контрольные вопросы

 

1. Что изучает молекулярно-кинетическая теория?
2. Перечислите основные положения молекулярно-кинетической теории.
3. Что называют броуновским движением?
4. Почему газ может легко сжиматься?
5. Что такое диффузия?


Предыдущий урок
Термодинамическая система. Внутренняя энергия и способы её изменения. Температура и тепловое равновесие
Молекулярная физика и термодинамика
Следующий урок
Объединённый газовый закон. Уравнение состояния идеального газа
Молекулярная физика и термодинамика
  • Кинетическая энергия. Потенциальная энергия

    Физика

  • Показательные уравнения

    Алгебра

  • Гражданин Российской Федерации

    Обществознание

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке