Publiczne Gimnazjum im. Polskich Noblistów w Drążnej Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Publiczne Gimnazjum im. Polskich Noblistów w Drążnej ID grupy: 98_52_mf_g1 Kompetencja: matematyczno-fizyczna Temat projektowy: Czy ciała mają budowę cząsteczkową? Semestr/rok szkolny: II / 2010-2011

CZY CIAŁA MAJĄ BUDOWĘ CZĄSTECZKOWĄ? Ciało stałe - atomy i cząsteczki tworzące ciała stałe, mocno się przyciągają, są ściśle ułożone jedna obok drugiej i prawie nie wykonują ruchu (tzn. nie zmieniają swoich pozycji względem innych atomów, a wykonują jedynie delikatne drgania wokół punktów równowagi). Atomy ciał stałych są ułożone bardzo regularnie, najczęściej zgodnie z geometrycznymi regułami symetrii - tworzą sieć krystaliczną. W typowych kryształach sieć atomów składa się z jednakowych fragmentów powtarzających się we wszystkie strony (w obrębie kształtu ciała).

CZY CIAŁA MAJĄ BUDOWĘ CZĄSTECZKOWĄ? Ciecze - w tym stanie ciało ma stałą objętość, ale bardzo łatwo zmienia kształt. Ciecz przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje, ale w odróżnieniu od gazów, nie rozprzestrzenia się na całe to naczynie. Cząsteczki cieczy ułożone są chaotycznie, słabo na siebie oddziałują i mogą przemieszczać się swobodnie, ale tylko w objętości zajmowanej przez ciecz. Oddziaływania cząsteczek cieczy znoszą się w obszarze jej objętości, ale nie na styku np. z gazem - co objawia się tzw. napięciem powierzchniowym. Substancja ciekła przestaje być cieczą poniżej temperatury krzepnięcia - zależnej od rodzaju materii, oraz powyżej temperatury wrzenia.

CZY CIAŁA MAJĄ BUDOWĘ CZĄSTECZKOWĄ? Gazy - ciało w tym stanie nie ma stałego kształtu ani objętości, momentalnie rozprzestrzenia się w całej dostępnej mu przestrzeni. Wynika to z własności cząsteczek gazu, które prawie w ogóle na siebie nie oddziałują i dzięki temu poruszają się zupełnie swobodnie, oddalając się od siebie na dowolne odległości ze znacznymi prędkościami. Cząsteczki gazu intensywnie się przemieszczają i zderzają ze ściankami ograniczającymi im dalsze powiększanie swojej objętości. Takie naciskanie na ścianki nazywamy ciśnieniem, dla konkretnego naczynia i konkretnego gazu ma ono stałą wartość. Prędkość poruszania się cząsteczek w gazie zależy od jego temperatury oraz masy molowej gazu.

Procesy przemiany stanów skupienia materii Stan wyjściowy Stan końcowy Nazwa procesu Sprzyjające warunki ciało stałe ciecz topnienie Głównie wzrost temperatury gaz sublimacja Temperatura niższa od temperatury topnienia (przy dowolnym ciśnieniu), lub ciśnienie i temperatura poniżej punktu potrójnego. krzepnięcie, krystalizacja Obniżenie temperatury przynajmniej do wartości tzw. temperatury krzepnięcia. Nieznaczna zależność od ciśnienia. parowanie Obniżone ciśnienie zewnętrzne, wzrost temperatury skraplanie, kondensacja Odpowiednie zwiększanie ciśnienia i temperatura powyżej temp. krytycznej - tzw. punkt rosy. resublimacja Zwiększanie ciśnienia, obniżanie temperatury znacznie poniżej temperatury krytycznej.

CZY CIAŁA MAJĄ BUDOWĘ CZĄSTECZKOWĄ? Masa to wielkość fizyczna, będąca miarą ilości materii. To znaczy, że wskazuje nam, ile jest w danym ciele atomów lub cząsteczek. Masa ciała wzrasta, gdy dołożymy do niego cząsteczek, a tym samym zwiększymy jego rozmiary lub gęstość. Samo powiększenie rozmiarów danego ciała np. przez rozciągniecie nie spowoduje wzrostu jego masy. Ciała ważymy przy pomocy np. wagi szalkowej, przez porównanie masy danego ciała z wzorcem – ciężarkami i odważnikami o różnej wadze. Źródło: http://www.bryk.pl

CZY CIAŁA MAJĄ BUDOWĘ CZĄSTECZKOWĄ? Podstawową jednostką miary masy w układzie SI jest kilogram [kg]. Kilogram – jest to jednostka masy, równa masie międzynarodowego prototypu kilograma, przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar (Bureau International des Poids et Measures – BIPM) w Severs (Francja). Prototypem kilograma jest walec o średnicy równej jego wysokości, wykonany ze stopu platyny z irydem. Jako dodatkowa jednostka masy jest dopuszczona tona [t], zwana także toną metryczną, przy czym: 1 t = 1 Mg = 103 kg

CZY CIAŁA MAJĄ BUDOWĘ CZĄSTECZKOWĄ? Objętość Podstawową jednostką miary objętości w układzie SI jest metr sześcienny [m3]. Jest to jednostka pochodna metra. Jednostką objętości dopuszczoną do stosowania, ale nie należącą do układu SI jest litr [l, L]. Jednostka ta jest stosowana do wyrażania objętości ciał ciekłych i sypkich. metr sześcienny m3 1 m3 = 1 m • 1m • 1m = 1 m3 litr l, L 1 l = 1 dm3 = 10-3 m3 Źródło: PN-ISO 31 Wielkości fizyczne i jednostki miar

Właściwości ciał - Dyfuzja Dyfuzja - proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek lub energii w danym ośrodku (np. w gazie, cieczy lub ciele stałym), będący konsekwencją chaotycznych zderzeń cząsteczek dyfundującej substancji między sobą lub z cząsteczkami otaczającego ją ośrodka. Źródło: http://pl.wikipedia.org

Dyfuzja - pokazy Samorzutne mieszanie się stykających się substancji

Dyfuzja - pokazy W naczyniu szklanym umieszczamy niewielką ilość NaOH i fenoloftaleiny aby uzyskać intensywny malinowy kolor, a następnie umieszczamy kawałek kredy. Obserwujemy zjawisko dyfuzji.

Dyfuzja - pokazy Do dwóch naczyń z ciepłą i zimną wodą wrzucamy kryształki barwnej soli, następnie obserwujemy w którym naczyniu następuje szybsze rozpuszczanie. Obserwujemy, że zjawisko dyfuzji zachodzi szybciej z naczyniu z ciepłą wodą, ponieważ ruch cząsteczek zależy od temperatury. W wyższej temperaturze cząsteczki poruszają się szybciej.

Dyfuzja - pokazy

Dyfuzja - pokazy Do szklanki nalaliśmy wody, a następnie powoli wkraplaliśmy sok, obserwując zjawisko dyfuzji.

Właściwości ciał - krystalizacja Krystalizacja - proces tworzenia się i wzrostu kryształu z cieczy przechłodzonej, roztworu przesyconego lub przesyconej pary (fazy gazowej). Aby jednak rozpoczęła się krystalizacja, muszą najpierw powstać bardzo małe zalążki nowej fazy albo należy je do krystalizatora wprowadzić (zaszczep krystalizacji). Źródło: http://portalwiedzy.onet.pl/

Krystalizacja - doświadczenia Doświadczenie - Badanie i tworzenie kryształów. Wykonanie krystalizacji soli chlorku potasu, siarczanu (VI) sodu oraz azotanu (V) potasu. Po wykrystalizowaniu obserwujemy kryształy uzyskanych monokryształów . Do doświadczenia potrzebne będą: słoiki litrowe, sole mineralne (KCl, KNO3, CuSO4, NaNO3 ), płytki i pręty z różnych metali. Rozpuszczamy w słoikach w wodzie aż do nasycenia. Umieszczamy w słoikach nitki, tak aby wisiały zanurzone w roztworze. Odstawiamy na kilka tygodni. Po wykrystalizowaniu obserwujemy kształty uzyskanych monokryształów.

Krystalizacja - doświadczenia

Krystalizacja - doświadczenia

Krystalizacja - doświadczenia

Krystalizacja - doświadczenia

Krystalizacja - doświadczenia Krystalizacja polega na wydzieleniu się z roztworu substancji w postaci kryształów wskutek odparowania np. wody (lub innego rozpuszczalnika) Wykrystalizowany chlorek potasu.

Właściwości ciał - Siły spójności i siły przylegania Siły spójności - siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy. Siły przylegania - siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy i cząsteczkami naczynia.

siły spójności - doświadczenia Doświadczenie Spróbuj przewidzieć ile kropli wody można nanieść na monetę 1 groszową tak, aby woda z niej nie spływała. Napięcie powierzchniowe jest to zjawisko występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą. Siły spójności działające między cząsteczkami wody powodują , że powierzchnia wody zachowuje się jak sprężysta błona. Aby zmniejszyć siły spójności należy użyć detergentu. Wniosek: Pomiędzy cząsteczkami wody działają siły spójności.

Właściwości ciał - mienisk Powierzchnia swobodna cieczy znajdującej się w naczyniu może przyjmować kształt wklęsły lub wypukły. Zjawisko to nazywamy meniskiem. Menisk wklęsły tworzy się dla cieczy zwilżających ściany naczynia. Siły spójności są mniejsze od sił przylegania.

mienisk Powierzchnia swobodna cieczy znajdującej się w naczyniu może przyjmować kształt wklęsły lub wypukły. Zjawisko to nazywamy meniskiem. Menisk wypukły tworzy się dla cieczy nie zwilżających ścian naczynia np: kisiel, smoła, miód. Siły spójności są większe od sił przylegania.

Menisk - eksperyment Doświadczenie Lejemy wodę do szklanki po woli aż nie nalejemy do pełna. Wtedy. bierzemy kroplomierz i lejemy po kropli kroplomierzem i lejemy po kropli kroplomierzem nawet jeżeli szklanka jest pełna. Teraz patrzymy na szklankę z boku, wódę wychodzi ponad krawędź szklanki. Spowodowane jest to napięciem powierzchniowym.

Napięcie powierzchniowe - Doświadczenie Doświadczenie - Zademonstrowanie i omówienie napięcia powierzchniowego. Wniosek: Oliwa po dodaniu wady odrywa się od dna naczynia. Materiały: szklanka, oliwa, spirytus, woda, kroplomierz. Czynności: Nalewamy do szklanki cienka warstwę oliwy, a następnie około połowę szklanki spirytusu. Za pomocą kroplomierza ostrożnie wlewamy do szklanki wodę. Woda nie powinna spływać wzdłuż ścianki do dna, ale powinna mieszać się ze spirytusem. Obserwujemy co się dzieje z oliwą.

Napięcie powierzchniowe - Doświadczenie Bierzemy kawałek chusteczki (musi się zmieścić do szklanki). Wypełniamy szklankę do połowy wodą, kładziemy chusteczkę na wodzie i na chusteczkę kładziemy igłę. Czekamy, aż chusteczka opadnie na dno naczynia. Wniosek: Igła unosi się na wodzie. Dookoła igły widać napięcie powierzchniowe, które unosi igłę.

Napięcie powierzchniowe - Doświadczenie Pokazanie, że na powierzchni czystej wody można położyć sznurek, a na powierzchni wody z detergentem nie uda się położyć sznurka. Przyrządy: Menzurka z czystą wodą, z wodą i płynem do mycia naczyń, kawałki sznurka. Wniosek: Na powierzchni czystej wody sznurek pływa, natomiast w wodzie z płynem tonie. Siły spójności działające między cząsteczkami wody zachowuje się jak sprężysta błona, dlatego sznurek utrzymuje się na jego powierzchni. Płyn do naczyń zmienia siły spójności działające między cząsteczkami wody tak, że powierzchnia wody jest błoną mniej sprężystą.

Wnioski Ciała stałe zbudowane są z cząsteczek ściśle ułożonych obok siebie. Siły spójności między nimi są bardzo duże, dlatego trudno jest rozerwać lub poruszać ciało stałe. Cząsteczki w ciałach stałych nie przemieszczają się, tylko wykorzystują drgania wokół swoich położeń równowagi. W cieczach cząsteczki przyciągają się znacznie słabiej, dlatego substancje te nie mają własnego kształtu, lecz przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują. Odległości między cząsteczkami są większe niż w ciałach stałych, ale nie na tyle duże, żeby ciecz była ściśliwa. Cząsteczki są zdolne do poruszania się w zajmowanej objętości.

Wnioski W gazach siły przyciągania są między cząsteczkami bardzo małe. Cząsteczki są w nieustannym ruchu - zderzają się ze sobą oraz zmieniają kierunek ruchu. Odległości między cząsteczkami są duże, w związku z czym łatwo można zmienić objętość gazu, dlatego gazy są ściśliwe i rozprężliwe. Siły działające między cząsteczkami tej samej substancji nazywamy siłami spójności np. kropla wody. Siły działające między cząsteczkami niejednakowej substancji nazywamy siłami przylegania np. kreda i tablica. Cząsteczki ciał są w nieustannym ruchu. Ruch zależy od temperatury ciała. Im większa temperatura, tym szybciej poruszają się cząsteczki ciał.

Grupa uczniów realizujących projekt Treść slajdu