Основні положення МКТ
ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ, РІДИН, ТВЕРДИХ ТІЛ*
Урок № 3
Тема. Основні положення МКТ
Мета: вивчити основні положення МКТ, конкретизувати положення про існування атомів та молекул.
Обладнання: пориста посудина, гумова трубка й колінна трубка, духи, прилад Кіппа, свіжозварений столовий буряк і картопля.
План уроку
1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії.
2. Дослідне обгрунтування МКТ.
А) Поняття дифузії. Дифузія в газах.
Б) Осмос.
В) Дифузія у твердих речовинах.
3. Молекулярні явища в природі та техніці.
ХІД
I. Актуалізація опорних знань
Учитель фронтально повторює вчення про атомістичну будову речовин і підводить тим самим учнів до основних положень МКТ.
II. Вивчення нового матеріалу
1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії
Атомістичні вчення про будову речовин зародились у період розквіту культури в Китаї, Індії, Греції, Римі.
Давньогрецькі філософи Анаксагор і Демокрит вчили, що всі речовини складаються з маленьких неподільних частинок – атомів.
З попередніх уроків ви вже знаєте, що всі речовини складаються із атомів, молекул, які мають певну масу. З броунівського
Описати рух частинок за допомогою законів механіки не вдалося. Було створено нову теорію, яка називається молекулярно-кінетичною теорією, в основі якої лежить три загальні положення, а саме:
1. Будь-яка речовина складається з найдрібніших частинок – атомів чи молекул.
2. Атоми і молекули перебувають у безперервному хаотичному (тепловому) русі.
3. Між атомами (молекулами) існують сили взаємодії, які залежать від відстані між ними і можуть бути силами притягання і відштовхування.
2. Досліди обгрунтування МКТ
Дифузія
Дифузією називають явище, за якого речовини самі по собі змішуються одна з одною.
Найпростіший приклад дифузії в газах – це швидке поширення запахів, навіть у спокійному повітрі: аромат парфумів уже через кілька хвилин відчувається по всій кімнаті. Дифузію в газах можна спостерігати також під час досліду з парою брому. Для цього у скляний циліндр заввишки 50 см вливають кілька крапель брому і відразу ж закривають циліндр скляною пластинкою, щоб задушлива пара брому не виходила назовні. Під час випаровування брому його пара досить швидко дифундує вгору, що добре видно з поступового забарвлення повітря в циліндрі в коричневий колір.
Змішування газів у даному випадку не може бути здійснене силою тяжіння, оскільки густина пари брому значно більша за густину повітря. Це явище легко пояснюється на основі молекулярно-кінетичної теорії: молекули обох газів, рухаючись невпорядковано і стикаючись одна з одною, потрапляють у проміжки між сусідніми молекулами, що призводить до проникнення одного газу в інший і, отже, поступового виникнення однорідної суміші газів.
Зваримо столовий буряк і картоплю. Очистимо 1 буряк і 1 картоплину, розріжемо і половинки з’єднаємо на деякий час (2 хв.). Після їх роз’єднання побачимо, що в тому місці, де картопля була в контакті з буряком, вона стала червоною.
Постає питання: як можна пояснити дифузію у твердих тілах рухом молекул, якщо в них частинки лише коливаються навколо положення рівноваги? Треба мати на увазі, що частинки твердих тіл зрідка покидають свої місця і переходять на інші. Ось ці “мандрівні” молекули чи атоми зумовлюють дифузію у твердих тілах.
Осмос
Важливий різновид дифузії – взаємне проникнення речовин крізь пористі перегородки – дістав назву осмос.
Розглянемо такий дослід. З’єднаємо патрубок пористої посудини гумовою трубкою з коліном водяного манометра. Помістимо цю посудину під склянку, заповнену воднем від приладу Кіппа. Манометр покаже збільшення тиску в посудині. Пояснюється це тим, що молекули водню, які мають меншу масу і рухаються швидше, ніж молекули кисню й азоту, що входять до складу повітря, проходять крізь пори в посудину швидше, ніж молекули кисню й азоту з цієї посудини в склянку. Якщо прийняти склянку з воднем, то тиск у посудині зменшується – водень виходить крізь пори з посудини швидше, ніж у нього проникає повітря.
Дифузію рідин крізь пористу перегородку можна спостерігати за допомогою такого простого досліду. Закриємо широкий отвір лійки целофаном або пергаментом, наповнимо її розчином мідного купоросу й опустимо в посудину з водою. Через певний час побачимо, що рівень розчину в лійці підвищився. Отже, вода дифундує в розчин мідного купоросу швидше, ніж розчин у воду. Поява блакитнуватого забарвлення води в посудині свідчить про те, що мідний купорос так само, хоча й повільно, дифундує у воду.
3. Молекулярні явища в техніці і природі
Явище дифузії має надзвичайно різноманітні галузі практичного застосування. Насамперед це зварювання і паяння матеріалів: ці процеси грунтуються на дифузії зварюваних металів або основного металу і припою. Останніми роками опрацьовано і впроваджено у виробництво метод дифузійного зварювання у вакуумі. Для цього зварювані деталі поміщають у вакуумну камеру і нагрівають до температури, за якої процес дифузії у металах відбувається досить інтенсивно. Потім деталі притискають одну до одної і витримують певний час. Перевага цього методу полягає в тому, що він дає можливість зварювати матеріали, які іншими методами з’єднати неможливо (сталь з чавуном, алюмінієм, вольфрамом, срібло з нержавіючої сталі).
Дифузія широко застосовується в металургії, зокрема під час поверхневої термохімічної обробки металів і сплавів із метою зміни механічних властивостей їх поверхневого шару. Так, для підвищення терміну служби машин, які працюють в умовах великих навантажень, сталеві деталі піддають азотуванню – насиченню поверхні сталі азотом. Готові деталі нагрівають в аміаку до температури 500-700 °С.
Поліпшення властивостей матеріалів досягається схожими з азотування процесами – цементацією (поверхневим насиченням сталевих виробів вуглецем) і ціануванням (одночасним насиченням поверхні деталі вуглецем і азотом.)
Не менш важливе застосування явища дифузії і в інших галузях виробництва. Наприклад, на дифузії грунтується вилучення на цукроварних заводах цукру з нарізаної бурякової стружки. Стружка промивається водою або цукровим розчином малої концентрації, і при цьому молекули цукру дифундують зі стружки в розчин.
Явище дифузії рідин має велике значення в житті тварин і рослин, оскільки забезпечує всмоктування води і поживних речовин коренями рослин, засвоєння їжі і видалення відходів із клітин рослин і тварин.
Так само відбувається дифузія в тканинах людини і тварини. У легенях, наприклад, завдяки дифузії кисень з повітря надходить у кров крізь стінки альвеол, а потім, розчинившись у ній, розноситься по всьому організму. їжа перетравлюється в шлунку і кишечнику, і потрібні організмові речовини дифундують всередину клітин.
У той же час внаслідок дифузії продукти життєдіяльності клітин виводяться з нею в навколишнє середовище.
III. Закріплення вивченого матеріалу
– Що ми сьогодні вивчили на уроці?
Учні роблять висновок, наводять приклади зі свого життєвого досвіду, що підтверджують основні положення МКТ.
IV. Домашнє завдання
Опрацювати матеріал.
Навести приклади дифузії в газах, рідинах і твердих тілах.
Задача. На рисунку зображений один із апаратів для виявлення в оточуючому повітрі світильного газу, метану й інших газів, що легші за повітря. Пористий циліндр А, заповнений повітрям, з’єднаний з U-подібною трубкою В, що містить ртуть. Ртутний контакт С замикає коло електричного дзвінка D.
Пояснити дію апарата.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...