Dane INFORMACYJNE Gimnazjum im. Stefana i Agatona Gillerów w Opatówku Nazwa szkoły: Gimnazjum im. Stefana i Agatona Gillerów w Opatówku ID grupy: 98/79_mf_g1; Kompetencja: Matematyka i fizyka Temat projektowy: Czy ciała mają budowę cząsteczkową Semestr/rok szkolny: Semestr IV/ Rok szkolny 2011/2012

Spis Treści Własności substancji Budowa cząsteczkowa Siły przylegania Siła spójności Zjawisko dyfuzji Napięcie powierzchniowe wody Kryształy Bibliografia

Jak zbudowana jest materia?

DEMOKRYT z Abdery w IV w. p. n. e DEMOKRYT z Abdery w IV w. p.n.e. najmniejsze niepodzielne porcje materii nazwał atomami (gr. ἀtomos – niepodzielny). Świat według jego poglądów był zbudowany z podobnych do siebie niewidzialnych ziaren – drobnych cząstek. JOHN DALTON (1766-1844), angielski fizyk, przedstawił poglądy bardzo podobne do współczesnych, sformułował teorię atomistyczną, która jest podstawą mikroskopowego opisu zjawisk przyrodniczych - każdy rodzaj atomów i cząsteczek charakteryzuje określona względna masa (atomowa, cząsteczkowa).

Rudolf Clausius (1822-1888) Albert Einstein (1879-1955) fizyk niemiecki – interpretuje ciepło jako ruch molekuł i tak powstaje kinetyczna teoria materii. Albert Einstein (1879-1955) fizyk urodzony w Ulm (Niemcy) w rodzinie żydowskiej, niezależnie w 1906 Marian Smoluchowski (1872-1917) fizyk polski wyjaśnili ruchy Browna i ugruntowali kinetyczną teorię budowy materii.

Stany skupienia substancji Ciało fizyczne może znajdować się w jednym z trzech stanów skupienia: Stałym ciekłym gazowym

Rodzaje materii Istnieją dwa rodzaje materii (materiałów): - substancje - mieszaniny substancji. Makroskopowe kryterium podziału zakłada, że mieszaninę da się rozdzielić na składniki (substancje) metodami fizycznymi (przez segregację, dekantację, destylację, krystalizację, chromatografię i inne). Substancji nie da się rozdzielić metodami fizycznymi na prostsze składniki.

Doświadczenie Do szklanki wsypaliśmy warstwę ryżu, a następnie warstwę mąki. Zaznaczyliśmy wysokość substancji. Następnie wymieszaliśmy je. Zaobserwowaliśmy, że objętość zmieszanych substancji jest mniejsza niż na początku. Wnioski: Mieszanie się cząsteczek polega na wypełnianiu luk między dużymi cząsteczkami przez cząsteczki o małych rozmiarach.

SIŁY PRZYLEGANIA

CO TO SĄ SIŁY PRZYLEGANIA? Siły przylegania są to siły, które występują między cząsteczkami różnych substancji.

PRZYKŁADY SIŁ PRZYLEGANIA szkło-woda dwie mokre kartki ołówek wyciągany z wody podnosi wraz z sobą wodę wylewając z naczynia wodę nigdy nie wylejemy ją do końca zawsze pozostaną kropelki działanie klejów przyczepianie się cząsteczek kredy do tablicy

Siła spójności

Co to jest siła spójności? Siły spójności - to siły działające między cząsteczkami tej samej substancji. Cząsteczki cieczy przyciągają się wzajemnie. Jest to przejaw oddziaływania elektromagnetycznego. Siły działające na cząsteczki wewnątrz cieczy się równoważą.

Menisk zjawisko zakrzywienia swobodnej powierzchni cieczy występujące na granicy rozdziału cieczy i ciała stałego, powstające w wyniku przyciągania się cząsteczek cieczy oraz cząsteczek cieczy i naczynia. Menisk wypukły tworzy się ,gdy siły między cząsteczkami cieczy i ścianek są mniejsze niż siły między cząsteczkami cieczy, a ściankami. Menisk wklęsły jest to powierzchnia swobodna cieczy, która tworzy się kiedy przyleganie jest większe niż spójność.

Dyfuzja cieczy i gazów

Co to jest dyfuzja? DYFUZJA- zjawisko samorzutnego mieszania się substancji bezpośrednio stykających się ze sobą. W czasie dyfuzji cząsteczki poruszają się po torach w kształcie linii łamanej; ruch ten nazywamy ruchem BROWNA.

Przykłady dyfuzji Dyfuzja umożliwia zjawisko mieszania się substancji w stanie gazowym lub ciekłym. Efektem wolnej, nieskrępowanej dyfuzji w gazach i cieczach jest wyrównywanie się stężeń wszystkich składników w całej objętości fazy.

Na przebieg dyfuzji ma wpływ: Rodzaj stanu skupienia: Dyfuzja zachodzi szybciej w gazach, później w cieczach, a najwolniej w ciałach stałych. Temperatura Im wyższa temperatura, tym dyfuzja zachodzi szybciej.

Zastosowanie dyfuzji w życiu codziennym Rozchodzenie się zapachów w powietrzu (np. perfum) Rozpuszczanie ciał stałych w cieczach (np. cukru, soli w wodzie) Transport substancji ze środowiska zewnętrznego do komórek żywych. Wykonywanie naparów (np. parzenie herbaty) Mieszanie cieczy (np. wody i atramentu)

Doświadczenie W klasie przy wejściu rozpyliliśmy niewielka ilość perfum. Po chwili mogliśmy wyczuć je w całej sali. Wnioski: Cząsteczki perfum odrywają się od macierzystej powierzchni i mieszają się z powietrzem. Dalej są one roznoszone we wszystkie strony, bo są chaotycznie popychane przez cząsteczki powietrza.

Doświadczenie Do probówki z wodą delikatnie wkropliliśmy atrament. Po chwili zabarwiona została cała woda.

Na rysunku poniżej przedstawiono sytuację, gdy na starcie dwa gazy są zlokalizowane w oddzielnych obszarach. Oczywiste jest, że jeśli cząsteczki tych gazów chaotycznie poruszają się, zderzają, przekazują energię kinetyczną, to wkrótce nastąpi ich wymieszanie i powstanie sytuacja np. jak na rysunku poniżej.

wartości siły napięcia powierzchniowego.

Napięcie powierzchniowe Zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą, dzięki któremu powierzchnia ta zachowuje się jak sprężysta błona. Napięcie powierzchniowe utrzymuje na powierzchni kwiat.

Napięciem powierzchniowym nazywa się również wielkość fizyczną ujmującą to zjawisko ilościowo: jest to energia przypadajaca na jednostkę powierzchni, lub praca potrzebna do rozciągnięcia powierzchni o tę jednostkę.

Przyczyną istnienia napięcia powierzchniowego są siły przyciągania pomiędzy molekułami cieczy. Napięcie powierzchniowe na granicy dwóch faz termodynamicznych (np. dwóch niemieszających się ze sobą cieczy) nazywane jest również napięciem międzyfazowym.

Wysokie napięcie powierzchniowe na granicy faz A i B oznacza, że siły spójności (kohezji) wewnątrz faz A-A i B-B są większe niż siły przylegania (adhezji) na granicy faz A-B.

Miarą napięcia powierzchniowego jest praca, jaką trzeba wykonać, by utworzyć jednostkową powierzchnię cieczy, co można wyrazić wzorem: (jednostką w SI J/m2). gdzie: γ (używa się też oznaczenia σ) – napięcie powierzchniowe , ΔW – praca potrzebna do utworzenia powierzchni ΔS, ΔS – pole powierzchni.

Siły napięcia powierzchniowego.

Właściwości Ciał stałych, cieczy i gazów

Właściwości ciał stałych Ciała stałe mają własny, określony kształt i objętość. Kształt niektórych ciał stałych można łatwo zmienić. Ciała stałe odznaczają się różnymi cechami np.: kruchością, sprężystością plastycznością, twardością. Niektóre ciała stałe ( np. metale, grafit) są dobrymi przewodnikami ciepła i elektryczności.

Właściwości cieczy Ciecze nie mają własnego kształtu, nalane do naczynia przybierają jego kształt, dają się przelewać. Mają swoją objętość, którą trudno zmienić, tzn. są mało ściśliwe. Wlane do naczynia tworzą samorzutnie swoją górną powierzchnię, zwaną powierzchnią swobodną. Są najczęściej złymi przewodnikami ciepła. Niektóre przewodzą prąd elektryczny.

Właściwości gazów Przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują. Łatwo zmienić ich objętość, tzn. są ściśliwe i rozprężliwe. Samorzutnie wypełniają całą dostępną im przestrzeń. Są złymi przewodnikami ciepła i prądu elektrycznego. Wywierają nacisk na ciała, które się w nich znajdują.

Kryształy

Ciało krystaliczne Ciało krystaliczne – ciało stałe, w którym cząsteczki, atomy lub jony są ułożone w uporządkowany w powtarzający się we wszystkich trzech wymiarach przestrzennych schemat ułożenia.

Ciało krystaliczne odnosi się do ciał o dwojakiej budowie: Monokryształu-kryształy o jednolitej sieci krystalicznej, które są jednym dużym kryształem. polikryształu – ciała stałe, mające budowę krystaliczną złożoną z mikroskopijnych struktur krystalicznych, ułożonych nieregularnie.

Ciała o budowie bezpostaciowej-ciała stałe, których cząsteczki ułożone są w sposób chaotyczny. Należą do nich: Różne rodzaje szkła, Tworzywa sztuczne, Żywice naturalne.

Ciekły kryształ Nazwa fazy pośredniej między ciekłym i krystalicznym stanem skupienia materii, którą charakteryzuje zdolność do płynięcia, charakterystyczna dla cieczy i jednocześnie daleko zasięgowe uporządkowanie tworzących ją cząsteczek. Najprostszą do zaobserwowania w warunkach domowych substancją o charakterze ciekłokrystalicznym jest wodny roztwór mydła.

Podsumowanie Wszystkie substancje (ciała stale, ciecze, gazy) są zbudowane z cząsteczek lub atomów. Mieszanie się cząsteczek polega na wypełnianiu luk między dużymi cząsteczkami przez cząsteczki o małych rozmiarach Cząsteczki różnej substancji różnią się wielkością. Wielkość cząsteczek mierzymy w NANOMETRACH (1nm)

BIBLIOGRAFIA Podręczniki: Fizyka i astronomia – wydawnictwo Nowa Era http://fizyka.org/ http://www.fizyka.net.pl/ Bliżej fizyki, oraz Ciekawa fizyka - wydawnictwo WSiP http://portalwiedzy.onet.pl/ J. Poznańska, M. Rowińska - Ciekawa fizyka, część 1, WSiP S.A., Warszawa 2002