Gimnazjum nr 1 im. Bohaterów Monte Cassino w Złocieńcu Nazwa szkoły Gimnazjum nr 1 im. Bohaterów Monte Cassino w Złocieńcu

ID Grupy 98/3_mf_G1 98/3_mf_G1

Kompetencja Matematyczno-fizyczna Matematyczno-fizyczna

Semestr II/ rok szkolny : 2010/2011 SEMESTR/ROK SZKOLNY Semestr II/ rok szkolny : 2010/2011

„Zbadajmy stany skupienia” Temat projektowy „Zbadajmy stany skupienia”

Chemicy badający zmianę stanu skupienia

Filon z Bizancjum Był starożytnym , greckim pisarzem, mechanikiem , inżynierem. Tworzył katapulty, a również przyczynił się do powstania pierwszego termometru w 210 r. p.n.e.

John Dalton Żyjący na przełomie XVIII i XIX wieku angielski fizyk, chemik i meteorolog. Jest twórcą prawa ciśnienia cząstkowego. Opisał też chorobę na którą cierpiał - daltonizm.

Lord Kelvin Żyjący na przełomie XIX i XX wieku brytyjski matematyk, przyrodnik i fizyk. Do jego głównych zasług należy teoria ciepła. Do jego wynalazków zalicza się elektrometr kwadrantowy, galwanometr zwierciadłowy, mostek Thomsona

Stany skupienia

Schematyczna budowa mikroskopowa w trzech stanach skupienia CIAŁA STAŁE CIECZE GAZY

GAZY

Właściwości gazów Gaz to substancja lotna; Nie ma określonego kształtu ani objętości; Przybiera kształt naczynia, w którym się znajduje; Jest ściśliwy; Przykłady: tlen, azot, dwutlenek węgla, hel, wodór;

Ciecze

WŁAŚCIWOŚCI CIECZY Ciecz to substancja o określonej objętości; Przybiera kształt naczynia, w którym się znajduje; Słaba ściśliwość; Przykłady: woda, sok, mleko, olej, ropa naftowa, benzyna

CIAŁA STAŁE

Właściwości ciał stałych Ciało stałe ma ściśle określony kształt i objętość; Ściśliwość ciał stałych jest szczątkowa; Typowo dzielimy je na: krystaliczne i bezpostaciowe; Przykłady: ołówek, budynki, plastelina, książka;

plazma

Właściwości plazmy Plazma jest zbiorem zjonizowanych i neutralnych cząstek-współwystępują w nim zjonizowane atomy i elektrony, jednak cała objętość zajmowana przez plazmę z „globalnego” punktu widzenia jest elektrycznie obojętna. W stanie plazmy znajduje się ponad 99% materii tej części Wszechświata, która znajduje się w obszarze dostępnym dla ludzkiej obserwacji. Opór elektryczny plazmy, inaczej niż w metalach, maleje ze wzrostem jej temperatury.

Zastosowanie plazmy Planowane są badania plazmy RF, która mogłaby służyć jako źródło wolnych rodników z zastosowaniem do niszczenia bakterii i wirusów Błyszczące gwiazdy, które są gigantycznymi kulami plazmowymi, odbijają one fale radiowe, dzięki czemu można oglądać telewizję czy słuchać radia Plazma znajduje się też w lampach jarzeniowych, płomieniach palnika, kuchni gazowej

ZMIANY STANÓW SKUPIENIA

topnienie Topnienie-zjawisko fizyczne, polegające na przejściu substancji ze stanu stałego, w stan ciekły; zachodzi w stałej temperaturze zwanej temperaturą topnienia ( dla wody 0°C).

krzepnięcie Krzepnięcie-proces przechodzenia ciała ze stanu ciekłego w stan stały. Krzepnięcie wielu substancji zachodzi w określonej temperaturze zwanej temperaturą krzepnięcia (dla wody 0 °C).

parowanie Parowanie (ewaporacja) - proces zmiany stanu skupienia z cieczy na gaz, zachodzący z reguły na powierzchni cieczy. Parowanie w całej objętości cieczy określane jest jako wrzenie.

skraplanie Skraplanie (kondensacja) – zjawisko zmiany stanu skupienia, przejścia substancji z fazy gazowej w fazę ciekłą. Przeciwieństwo parowania.

Sublimacja Sublimacja – przemiana fazowa bezpośredniego przejścia ze stanu stałego w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego.

Resublimacja Resublimacja jest procesem odwrotnym do sublimacji. W wyniku resublimacji wody (pary wodnej) powstaje szron, szadź.

Rozszerzalność temperaturowa

Rozszerzalność temperaturowa(cieplna, termiczna) ciał-zwiększanie objętości ciał w miarę wzrostu temperatury i zmniejszanie ich objętości w miarę obniżania temperatury. Ogrzane ciała stałe, ciecze, gazy zwiększają swoją objętość, gdyż ich cząsteczki po dostarczeniu im ciepła poruszają się szybciej.

Największą rozszerzalnością odznaczają się gazy, najmniejszą zaś ciała stałe. Rozszerzalność cieczy i ciał stałych jest różna i zależy od rodzaju substancji. Wiedza o rozszerzalności ciał ma duże zastosowanie w praktyce.

rozszerzalność temperaturowa ciał stałych

Połączenia szyn kolejowych Połączenia szyn kolejowych. W zimie przy bardzo niskich temperaturach można zauważyć, że między kolejnymi szynami znajdują się szerokie odstępy. Natomiast w lecie przy wysokich temperaturach odstępy są niemal niewidoczne.

Stalowe konstrukcje mostów, które rozszerzają się wraz ze wzrostem temperatury oraz stalowe rolki, na których oparte są te konstrukcje.

Taśma bimetalowa. Jest ona wykonana z połączonych ze sobą pasków z dwóch różnych metali (inwaru i mosiądzu). Podczas ogrzewania taśmy część wykonana z mosiądzu rozszerza się bardziej niż część wykonana z inwaru. Skutkiem tego jest wygięcie taśmy bimetalowej, która ma zastosowanie w różnego rodzaju urządzeniach. Przykładem rozsze

Doświadczenie 1 Wykorzystajcie w doświadczeniu metalową kulkę, która swobodnie przechodzi przez tzw. pierścień Gravesanda. Ogrzejcie kulkę w płomieniu świecy. Czy kulka równie łatwo przechodzi przez pierścień? Następnie wystudźcie kulkę, wkładając ja do zlewki z zimną wodą. Ponownie włóżcie do pierścienia. Co teraz obserwujecie?

Doświadczenie 2 Przygotujcie drewnianą podstawkę, na której umieszcza się dwie szpileczki, w takiej odległości, jak średnica monety dwuzłotowej. Następnie wrzućcie pieniążek do zlewki z wrzątkiem. Wyjmijcie ją ostrożnie szczypcami i spróbujcie przesunąć ją pomiędzy szpilkami. Co zauważyliście?

Obserwacje: W obu przypadkach w temperaturze pokojowej przedmioty swobodnie przechodzą przez pierścień i obszar wyznaczony przez szpilki. Po ich ogrzaniu próba przesunięcia przez pierścień i przestrzeń pomiędzy szpilkami nie powiodła się, ponieważ ogrzane przedmioty zwiększyły swoją objętość. Wnioski: Pod wpływem temperatury przedmioty zwiększyły swoją objętość. Świadczy to, że przy wzroście temperatury ciała stałe zwiększają swoją objętość, a przy obniżaniu temperatury-zmniejsza swoją objętość.

Rozszerzalność temperaturowa cieczy

Zjawisko objętościowej rozszerzalności temperaturowej cieczy znalazło praktyczne zastosowanie w termometrach cieczowych. Termometr taki zbudowany jest z bardzo cienkiej szklanej rurki zakończonej zbiorniczkiem zawierającym ciecz. Wraz ze wzrostem temperatury ciecz rozszerza się i jej poziom w rurce podnosi się. Przy obniżeniu temperatury ciecz kurczy się i jej poziom w rurce obniża się. Wzdłuż rurki umieszczana jest skala, dzięki której możemy odczytać temperaturę.

Rozszerzalność temperaturowa gazów

Zjawisko rozszerzalności cieplnej gazów można wykorzystywać, naprawiając w prosty sposób zgniecioną piłeczkę pingpongową. Powietrze wewnątrz ogrzanej piłeczki rozszerza się i nadaje jej poprzedni kształt.

Balon zwiększa swoje rozmiary i może pęknąć, gdy z zimnego otoczenia przyniesiemy go do ciepłego pokoju.

Doświadczenie 1 Pomoce: kolba, balonik, czajnik, woda, zlewki. Instrukcja: 1.Wylot balonika naciągnij na szyjkę kolby. 2.Wstaw kolbę do gorącej wody. 3.Następnie przełóż kolbę do zimnej wody. Co obserwujesz?

Obserwacje: Po włożeniu kolby z naciągniętym balonikiem do ciepłej wody balonik wybrzuszy się. Po włożeniu tego samego naczynia do zimnej wody powierzchnia balonika będzie wklęsła. Wnioski: Powietrze ogrzewa się od wody i zwiększa swoją objętość, przez co balonik jest wypukły. Po wsadzeniu kolby do zimnej wody powietrze oziębia się i zmniejsza swoją objętość, co powoduje, że balonik jest wklęsły.

Ciepło właściwe

Ciepło właściwe informuje nas o tym, ile ciepła (energii) należy dostarczyć, aby ogrzać 1kg substancji o 1 K (1oC). Gdzie: c = ciepło właściwe; Q = ciepło; m = masa; ΔΤ = różnica temperatur

W UKŁADZIE SI JEDNOSTKĄ CIEPŁA JEST DŻUL NA KILOGRAM RAZY KELWIN.

Zadanie 1 Oblicz energię, którą trzeba dostarczyć, aby ogrzać szklankę wody (250g) od temperatury 20oC do 50oC.

Dane i szukane: Rozwiązanie: Odp.: Aby ogrzać wodę, należy dostarczyć ΔΤ = Δt ΔΤ= 50oC– 20oC=30oC=30K m = 250g = 0,25 kg c = 4200 Q = ? Q = c · m · ΔΤ Q = 4200 · 0,25 · 30 Q = 31500J = 31,5kJ Odp.: Aby ogrzać wodę, należy dostarczyć 31,5 kJ ciepła. Odp.: Aby ogrzać wodę, należy dostarczyć 31,5 kJ ciepła.

Zadanie 2 Jaką masę ma kawałek miedzi, jeżeli aby podgrzać go o 150K trzeba dostarczyć do niego10800J? Ciepło właściwe miedzi wynosi 380 .

Odp.: Ten kawałek miedzi waży ok. 0,19 kg, czyli 190 gram. m ≈ 0,19 [kg] Dane i szukane: Rozwiązanie: ΔΤ=150K Q=10800J C= 380 m=? m ≈ 0,19 [kg] Odp.: Ten kawałek miedzi waży ok. 0,19 kg, czyli 190 gram.

ciekawostki

W zakresie od 0°C do 4°C objętość wody maleje przy wzroście temperatury. Woda ma swoje święto – 22 marca.

Najprawdopodobniej pierwszym uczonym, który udowodnił, że powietrze zwiększa swoją objętość przy podgrzewaniu, był żyjący w III w p.n.e. Filon z Bizancjum. Połączył on wydrążoną kulę z naczyniem pełnym wody. Gdy słońce podgrzewało kulę, powietrze wydostawało się z niej, powodując bulgotanie wody w naczyniu.

Gitarzyści w czasie występów bardzo często muszą stroić gitary, ponieważ ich metalowe struny ogrzane np. silnym światłem reflektorów rozszerzają się, co powoduje rozstrojenie instrumentu.

Źródła http://www.itforus.oeiizk.waw.pl http://stany-skupienia.bizhat.com http://www.profesor.pl http://www.edukacja.edux.pl http://wiki.wolnepodreczniki.pl PPU”Park”Bielsko-Biała; Tablice matematyczne, fizyczne, chemiczne i astronomiczne; T. Szymczyk, St. Rabiej, A. Pielesz Zamkor; Świat fizyki część 1; pod redakcją B. Sagnowskiej

koniec