Projekt „Rozwój przez kompetencje” Współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego. ID Szkoły 96/94 ID Grupy 96/94_MP_G1

TYTUŁ TEMATU PROJEKTOWEGO: Budowa cząsteczkowa materii

Uczestnicy projektu

Skład zespołu Grupa podstawowa: Grupa rezerwowa: Mateusz Adamczyk Daniel Gucwa Magdalena Maciejewska Julia Ładniak Łukasz Łukaszewski Magdalena Grabowska Katarzyna Grabowska Bartosz Maciuński Mateusz Sitański Miłosz Szypryt Marcin Strąk Sylwia Hrynowiecka Martyna Mikuła Piotr Milewski Karolina Niżnik Opiekun: Renata Olszewska

Badania przy użyciu mikroskopu

Z lekcji przyrody czy chemii wiecie, że wszystko to co nas otacza zbudowane jest z atomów lub cząsteczek (połączonych atomów).

Doświadczenie 1 Zbadajmy mieszające się ciecze. Do doświadczenia potrzebujemy: Wodę, denaturat, wąską szklankę. Przebieg doświadczenia: Do wąskiej szklanki wlewamy wodę ( trochę mniej niż połowa jej objętości), a następnie taką samą objętość denaturatu (tak aby ciecze się nie wymieszały). Zaznacz pisakiem górny poziom cieczy. Teraz możesz wymieszać ciecze. Co zaobserwowałeś? W wyniku wymieszania poziom cieczy obniżył się. Jak wam się wydaje co się stało? Jeśli nie potraficie wyjaśnić tego zjawiska zróbcie jeszcze jedno doświadczenie.

Doświadczenie 1

Doświadczenie 2 Potrzebne pomoce: Przebieg doświadczenia: Kasza (bądź mąka), groch, szklanka. Przebieg doświadczenia: Do szklanki wsypujemy groch i podobną objętość kaszy. Zaznacz górną poziom, a następnie wymieszaj wszystko. Co zaobserwowałeś? Groch i kasza wymieszały się tak że objętość mieszaniny jest mniejsza niż przed wymieszaniem. Dlaczego tak się stało? Ponieważ puste miejsca miedzy ziarnami Grochu zajęły ziarna kaszy. To doświadczenie tłumaczy wynik doświadczenia poprzedniego. kasza groch

Wnioski z doświadczeń: Ciecze mieszające się (woda i denaturat) zachowują się podobnie jak kasza i groch, przypuszczamy więc, że denaturat i woda zbudowane są z ziarenek które nazywamy cząsteczkami. Cząsteczki o mniejszych wymiarach wypełniają przestrzenie pomiędzy cząsteczkami o większych rozmiarach dlatego ich objętość po wymieszaniu jest mniejsza.

Hipoteza istnienia cząsteczek Substancje zbudowane są z cząsteczek Cząsteczki są bardzo małe – bo ani w cieczach czystych, ani w mieszaninie nie można ich zaobserwować pod mikroskopem. Cząsteczki różnych substancji są różnej wielkości

Jakie są rozmiary cząsteczek? Cząsteczki są bardzo małe – mierzy się ich średnicę w nanometrach (nm). I tak np. średnica cząsteczki wody wynosi ok. 0,3nm średnica cząsteczki denaturatu to ok. 0,6nm a średnica oleju wynosi kilka nanometrów Uwaga: 1nanometr to 0,000000001metra!

Dyfuzja DOŚWIADCZENIE 3: Potrzebne pomoce: szklanka wody, esencja herbaty, szklanka. Przebieg doświadczenia: Do szklanki z wodą wlej esencję herbaty i zaobserwuj co się stało? Początkowo tylko część cząsteczek herbaty i wody wymieszało się. Jednak z upływem czasu rozprzestrzenianie się cząsteczek wody między cząsteczkami herbaty jest coraz większe, aż wreszcie obejmuje całą objętość cieczy.

Dyfuzja DOŚWIADCZENIE 4: Pomoce: Dezodorant lub perfumy. Przebieg doświadczenia: W jednym końcu pokoju rozpylcie dezodorant lub perfumy. Po chwili zapach będziecie czuć w całym pomieszczeniu. Cząsteczki dezodorantu rozprzestrzeniają się między cząsteczkami powietrza i przemieszczają się po całym pomieszczeniu we wszystkich kierunkach.

Dyfuzja Powyższe doświadczenia opisują proces DYFUZJI czyli samorzutnego mieszania się różnych substancji. Dyfuzja może zachodzić w cieczach, gazach oraz w ciałach stałych (bardzo wolno). Występowanie dyfuzji świadczy o cząsteczkowej budowie materii i nieustannym ruchu cząsteczek.

Dyfuzja Schematyczna reprezentacja procesu mieszania dwóch substancji na drodze dyfuzji.

Przykłady dyfuzji: Spaliny samochodów z powietrzem Dym z kominów z powietrzem Sok malinowy z wodą Parzenie herbaty Atrament z wodą Woda z solą Tlen i woda (dzięki takiej dyfuzji możliwe jest natlenianie zbiorników wodnych) Rola dyfuzji dla życia ludzkiego i zwierząt: Dzięki dyfuzji możliwa jest wymiana gazowa przez skórę oraz przenikanie substancji odżywczych z układu trawiennego do krwi czy tlenu do pęcherzyków płucnych.

Ciekawostka Jednym ze zjawisk świadczącym o tym że cząsteczki są w ciągłym ruchu jest zjawisko zaobserwowane w 1827r. przez angielskiego uczonego Roberta Browna. Badał on, przez mikroskop, zawieszone w wodzie pyłki kwiatów. Brown zauważył, że pyłki kwiatów wykonywały ciągły i chaotyczny ruch. Ruch pyłków spowodowany był ruchem cząsteczek wody (których nie było widać pod mikroskopem).

Robert Brown

Albert Einstein Albert Einstein (ur. 14 marca 1879 r. w Ulm w Niemczech, zm. 18 kwietnia 1955 r. w Princeton w USA) – jeden z największych fizyków-teoretyków XX wieku, twórca ogólnej i szczególnej teorii względności, współtwórca korpuskularno-falowej teorii światła, odkrywca emisji wymuszonej. Laureat Nagrody Nobla za wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego. Opublikował ponad 450 prac, w tym ponad 300 naukowych. Wniósł też swój wkład do rozwoju filozofii nauki.

Albert Einstein

Ernest Rutherford Sir Ernest Rutherford (ur. 30 sierpnia 1871 w Brightwater, zm. 19 października 1937 w Cambridge) – chemik i fizyk z Nowej Zelandii. Rutherford jako pierwszy potwierdził istnienie jądra atomowego.

Niels Bohr Niels Henrik David Bohr (ur. 7 października 1885 w Kopenhadze, zm. 18 listopada 1962 tamże) - fizyk duński, laureat Nagrody Nobla z dziedziny fizyki w roku 1922 za opracowanie teorii budowy (struktury) atomu. Jego prace naukowe przyczyniły się do zrozumienia budowy atomu oraz rozwoju mechaniki kwantowej.

Niels Bohr

Ruch cząsteczek Materia jest zbudowana z cząsteczek, które znajdują się w ciągłym ruchu. Na skutek wzajemnych zderzeń, w dowolnej chwili różne cząsteczki mają różne prędkości. Jak na rysunku prędkości te mają różne zwroty, kierunki i wartości, które ciągle się zmieniają. Wykorzystując średnią arytmetyczną możemy wyliczyć szybkość średnią cząsteczek z następującego wzoru: Gdzie: , , , - szybkości poszczególnych cząsteczek w danej chwili, n – liczba cząsteczek.

Średnia energia kinetyczna Jak wiesz z doświadczenia szybciej zaparzy się herbata którą zalejesz ciepłą wodą, niż ta którą będziesz chciał zaparzyć w zimnej wodzie. Dlaczego tak się dzieje? Ponieważ cząsteczki herbaty szybciej poruszają się w wyższej temperaturze, zatem średnia energia kinetyczna cząsteczek będzie większa.

Temperatura Temperatura jest ściśle związana ze średnią energią kinetyczną cząsteczek. Temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek. Do tej pory temperaturę wyrażaliście w stopniach Celsjusza, jednakże w nauce często używa się innej skali temperatury, zwanej skalą Kelvina.

Temperatura

Skala Kelwina Skala Kelvina (skala bezwzględna) jest skalą absolutną, tzn. zero w tej skali oznacza najniższą teoretycznie możliwą temperaturę, jaką może mieć ciało. Jest to temperatura w której (wg fizyki klasycznej) ustały wszelkie drgania cząsteczek. Temperatura ta nie została nigdy osiągnięta, gdyż praktycznie nie da się jej osiągnąć, lecz obliczono ją na podstawie funkcji uzależniającej temperaturę od energii kinetycznej w gazach doskonałych. Funkcję tę opracował William Thomson, lord Kelvin, na którego cześć nazwano skalę i jednostkę temperatury.

Lord Kelvin

Porównanie skali Celsjusza ze skalą Kelvina Skala Celsjusza Skala Kelvina Temperatura wrzenia wody 1000C 373 K Temperatura zamarzania wody 00C 273 K Zero absolutne -2730 C 0 K

Porównanie skali Celsjusza ze skalą Kelvina Na pewno zauważyliście, że w skali Kelvina nie ma wartości ujemnych temperatury, dlatego nazywana jest skalą bezwzględną, a najmniejszą wartością jest tzw. zero absolutne. Zero w skali Kelvina odpowiada -2730C, a 273K to 00C.

Przeliczenia temperatury podanej w stopniach Celsjusza na stopnie Kelvina i odwrotnie Zamiana stopni Celsjusza (t) na stopnie Kelvina (T): T = t + 2730 Zamiana stopni Kelvina (T) na stopnie Celsjusza (t): t = T - 2730

Przykłady 200C ile to kelwinów? 200C = (20+273)K= 293K b) 500C ile to kelwinów? 500C = (50+273)K= 323K c) 20K ile to stopni Celsjusza? 20K= (20-273)0C= -2530C d) 50K ile to stopni Celsjusza? 50K= (50-273)0C= -2230C

Przykład e) Różnica temperatur: Δt= 600C – 200C=400C. Ile to Kelvinów? ΔT=(60+273)K-(20+273)K =333K+293K=30K f) Różnica temperatur: Δt= 400C – 100C=300C. Ile to Kelvinów? ΔT=(40+273)K-(10+273)K =313K+283K=20K Jak widać z powyższych przykładów różnica temperatur w obu skalach jest taka sama! Δt = ΔT

Skala Fahrenheita W Stanach Zjednoczonych używa się skali Fahrenheita. Jednostką temperatury w tej skali jest jeden stopień Fahrenheita. Związek pomiędzy temperaturą w skali Celsjusza (t) i Fahrenheita (Tf) ma postać:

Skala Fahrenheita

Gabriel Fahrenheit Daniel Gabriel Fahrenheit (ur. 24 maja 1686 w Gdańsku, zm. 16 września 1736 w Hadze) – gdański fizyk i inżynier. Większość okresu naukowego spędził w Niderlandach. Wynalazca termometru rtęciowego, twórca skali temperatur używanej w niektórych krajach anglosaskich.

Gabriel Fahrenheit

Przykład Wyraź temperaturę 200C w skali Fahrenheita. Choremu człowiekowi zmierzono temperaturę w skali Fahrenheita i wynosiła 1020F. Wyraź tę temperaturę w skali Celsjusza. Odp.: Człowiek ten ma temperaturę 38,90C.

Cztery strefy w budowie Ziemi

Skład pierwiastkowy skorupy ziemskiej O – tlen Si – krzem Al – glin Fe – żelazo Ca – wapń Na – sód K – potas Mg - magnez

Wycieczka do Warszawy W dniach 13 i 14 czerwca 2010 roku pojechaliśmy na wycieczkę do Warszawy. Zbieraliśmy tam informacje o budowie geologicznej ziemi, skałach i minerałach.

Test podsumowujący Dnia 23 czerwca 2010 roku odbyło się badanie rozwoju kompetencji po zakończeniu projektu.