Объяснение агрегатных состояний вещества на основе атомно молекулярных представлений кратко

Обновлено: 07.07.2024

В газах при атмосферном давлении расстояния
между молекулами много больше размера самих
молекул. В связи с этим притяжение молекул газа
мало. В жидкостях и твердых телах, плотность
которых во много раз больше плотности газа,
молекулы расположены ближе друг к другу.
3

Газообразное
Твердое
Жидкое
Вещество – вода
Молекулы одного и того же вещества в твёрдом,
жидком и газообразном состоянии ничем не
4
отличаются друг от друга.

Особенности агрегатного
состояния вещества
Твердое тело
сохраняет объём и форму
частицы расположены в определённом порядке
трудно меняет объём и форму
Газ
занимает весь предоставленный ему объём
не имеет собственной формы
не имеет постоянного объёма
Жидкость
сохраняет объём
легко меняет форму
объём изменить трудно
5

ац
и
та
лл
из
е
ни
кр
я ис
вл
е
и
ац
нс
а
ов
аз
пл
а
е
нд
ко
я
р
об
ро
Твердое тело
па
ни
е
ЖИДКОСТ
Ь
сублимаци
я
ГАЗ
десублимаци
я
Существует шесть процессов, которые определяют варианты
перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое.
6

Как известно, многие вещества в природе могут находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.

Учение о свойствах вещества в различных агрегатных состояниях основывается на представлениях об атомно-молекулярном строении материального мира. В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества (МКТ) лежат три основных положения:

все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул, атомов, элементарных частиц), между которыми есть промежутки;
частицы находятся в непрерывном тепловом движении;
между частицами вещества существуют силы взаимодействия (притяжения и отталкивания); природа этих сил электромагнитная.
Значит, агрегатное состояние вещества зависит от взаимного расположения молекул, расстояния между ними, сил взаимодействия между ними и характера их движения.

Сильнее всего проявляется взаимодействие частиц вещества в твердом состоянии. Расстояние между молекулами примерно равно их собственным размерам. Это приводит к достаточно сильному взаимодействию, что практически лишает частицы возможности двигаться: они колеблются около некоторого положения равновесия. Они сохраняют форму и объем.

Свойства жидкостей также объясняются их строением. Частицы вещества в жидкостях взаимодействуют менее интенсивно, чем в твердых телах, и поэтому могут скачками менять свое местоположение – жидкости не сохраняют свою форму – они текучи. Жидкости сохраняют объем.

Газ представляет собой собрание молекул, беспорядочно движущихся по всем направлениям независимо друг от друга. Газы не имеют собственной формы, занимают весь предоставляемый им объем и легко сжимаются.

Существует еще одно состояние вещества – плазма. Плазма - частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. При достаточно сильном нагревании любое вещество испаряется, превращаясь в газ. Если увеличивать температуру и дальше, резко усилится процесс термической ионизации, т. е. молекулы газа начнут распадаться на составляющие их атомы, которые затем превращаются в ионы

Твёрдое тело - состояние, характеризирующееся способностью сохранять объём и форму.
Жидкость - состояние вещества, при котором оно обладает малой сжимаемостью, то есть хорошо сохраняет объём, однако не способно сохранять форму.
Газ - состояние, характеризирующееся хорошей сжимаемостью, отсутствием способности сохранять как объём, так и форму.

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) — раздел молекулярной физики, изучающий свойства вещества на основе представлений об их молекулярном строении и определенных законах взаимодействия между атомами (молекулами), из которых состоит вещество.

Основные положения МКТ

Это было подтверждено с помощью фотографий, полученных с использованием электронного микроскопа.

Существование промежутков доказывают разные объемы жидкостей до смешивания и после нее. Так, объем смеси воды и спирта меньше суммы объемов воды и спирта до их смешивания.

При нагревании промежутки между молекулами увеличиваются, а при охлаждении уменьшаются. Исключение составляет вода и резина. У воды промежутки между молекулами при охлаждении увеличиваются. У резины промежутки между молекулами при нагревании уменьшаются.

👉 Молекулы движутся

Движение молекул доказывает существование явления диффузии.

Диффузия — перемешивание веществ без постороннего воздействия.

Чем быстрее молекулы движутся, тем выше температура вещества. И наоборот. Поэтому скорость диффузии зависит от температуры вещества.

Броуновское движение — тепловое движение частиц под действием молекул вещества, в котором эти частицы взвешены.

👉Молекулы взаимодействуют

Доказательством служит склеивание двух плоских стекол, смоченных водой. На расстоянии, сравнимых с размерами молекул, заметнее проявляется притяжение. При уменьшении расстояний заметнее проявляется отталкивание.

Свойства твердых, жидких и газообразных веществ

Агрегатное состояние вещества

Сохраняет объем

Сохраняет форму

Особые свойства

Строение твердых, жидких и газообразных веществ

Твердое тело

Жидкость

Газ




Расстояние между молекулами

Сравнимо с размером молекул

Чуть больше, чем в твердом состоянии

Многократно превышает размеры молекул

Взаимодействие между молекулами

Меньше, чем у твердых тел

Важно! Химический состав молекул не зависит от агрегатного состояния.

Микроскопические параметры вещества

Относительная атомная масса

Относительная атомная масса — значение массы атома, выраженное в атомных единицах массы (а.е.м.).

Относительная атомная масса обозначается Ar. Это безразмерная величина, определяющаяся как отношение массы атома данного элемента к 1⁄12 массе нейтрального атома изотопа углерода 12 C:

A r = m 0 1 12 . . m 0 C . .

m0 — масса одного атома, m0С — масса атома углерода.

Внимание! Относительную атомную массу можно узнать из таблицы Менделеева.

Пример №1. Определить по таблице Менделеева относительную атомную массу хлора.

В таблице Менделеева относительная атомная масса указывается под названием химического элемента:


Видно, что Ar = 35,453 а.е.м. При решении задач это значение обычно округляют до 35,5 а.е.м.

Относительная молекулярная масса

Относительная молекулярная масса — масса молекулы, выраженная в а.е.м.

Относительная молекулярная масса обозначается Mr. Это безразмерная величина, равная сумме относительных масс атомов, входящих в состав молекулы:

Пример №2. Определить относительную молекулярную массу озона.

В молекуле озона содержится 3 атома кислорода. Следовательно:

M r = 3 A r = 16 · 3 = 48 ( а . е . м . )

Количество вещества

Количество вещества — физическая величина, отображающая количество молекул (атомов) в веществе.

Моль — количество вещества, в котором содержится столько же молекул (атомов), сколько содержится атомов в 12 г углерода.

Количество вещества определяется формулой:

N — количество молекул (атомов) в веществе, NA — количество частиц в одном моле вещества (постоянная Авогадро).

Единица измерения постоянной Авогадро — 1/моль, или моль –1 . В 1 моле содержится 6∙10 23 частиц вещества. Именно столько атомов содержит 1 моль (или 12 г) углерода.

Пример №3. В баллоне находится 3∙10 25 молекул газа. Определите количество вещества в баллоне.

ν = N N A . . = 3 · 10 25 6 · 10 2 3 . . = 0 , 5 ∙ 10 2 = 50 ( м о л ь )

Молярная масса

Молярная масса — масса одного моля вещества.

Молярная масса обозначается как M. Единица измерения — килограмм на моль (кг/моль, но можно использовать и грамм на моль!). Численно молярная масса равна произведению относительной молекулярной массы на 10 –3 (только для килограмма!):

Пример №4. Определить молярную массу озона.

Относительная молекулярная масса озона равна 48 а.е.м. Поэтому:

M = M r • 10 − 3 = 48 • 10 − 3 ( к г м о л ь . . )

Масса молекулы

Масса молекулы — масса одной молекулы вещества, выраженная в килограммах (кг).

Масса молекулы обозначается как m0. Численно она равна отношению молярной массы к количеству частиц вещества в одном моле (или отношению массы вещества к количеству частиц, содержащихся в нем):

m 0 = M N A . . = m N . .

Отсюда отношение количества молекул к постоянной Авогадро равно отношению массы вещества к его молярной массе. Следовательно, количество вещества можно определить также формулой:

Пример №5. Определить массу одной молекулы озона.

m 0 = M N A . . = 48 6 • 10 23 . . = 8 • 10 − 23 ( к г )

Плотность, масса вещества и концентрация частиц

Плотность вещества — масса одного кубического метра вещества.

Плотность вещества обозначается как ρ. Единица измерения — килограммы на кубический метр (кг/м 3 ). Численно плотность равна отношению массы вещества к объему, который оно занимает:

m — масса вещества, которое занимает объем V.

Концентрация частиц — физическая величина, равная отношению числа частиц к объему, который они занимают.

Концентрация частиц обозначается как n. Единица измерения — 1/м 3 . Определяется формулой:

Поэтому плотность можно выразить через объем, равный отношению числа частиц к концентрации этих частиц:

ρ = m V . . = m n N . .

При делении массы вещества на количество содержащихся в нем частиц мы получим массу одной частицы — m0. Поэтому плотность вещества также равна:

ρ = m n N . . = m 0 n

Отсюда концентрация вещества также равна:

Масса вещества определяется произведением плотности вещества на его объем (или количеством вещества на молярную массу):

Пример №6. Определить массу 5 молей озона.

m = ν M = 5 • 48 • 10 − 3 = 240 • 10 − 3 = 0 , 24 ( к г )

Через массу вещества можно также выразить количество этого вещества:

ν = m M . . = ρ V M . .

Количество атомов и молекул

Количество молекул N определяется произведением количества вещества на число частиц в одном моле или произведением концентрации частиц на объем вещества:

N м о л = ν N A = n V

Количество атомов в веществе выражается формулой:

N а т о м = k N м о л

k — количество атомов в одной молекуле.

Пример №7. В баллоне находится 4 моль газа. Сколько примерно молекул газа находится в баллоне?

N м о л = ν N A = 4 ∙ 6 ∙ 10 23 = 24 ∙ 10 23 ( м о л е к у л )

Подсказки к задачам

Если двухатомный газ перешел в одноатомное состояние, то 1 моль газа превращается в 2 моля:

Но молярная масса при этом уменьшается вдвое:

Чтобы перевести плотность из г/см 3 в кг/м 3 , нужно умножить ее значение в г/см 3 на 1000:

1 г/см 3 ∙1000 = 1 кг/м 3

Если 1 каплю масла объемом V вылить в воду, и она растечется, образовав пленку толщиной в 1 молекулу и площадью S, то диаметр молекулы d будет равен:

Объем капли можно вычислить по формуле:

S = π R 2 = π D 2 4 .

Расстояние между молекулами вещества много больше размеров самих молекул. Двигаясь во всех направлениях, молекулы быстро распределяются по всему сосуду. В каком состоянии находится вещество?

а) в газообразном

г) в газообразном или жидком

Алгоритм решения

  1. Выделить из описания параметры, характер которых может указывать на вид агрегатного состояния вещества.
  2. Установить, какому агрегатному состоянию соответствуют указанные значения этих параметров.

Решение

В условиях задачи обозначается:

  • расстояние между молекулами вещества;
  • характер движения молекул;
  • свойство вещества, связанное с характером заполнения им сосуда.

Если расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул, то вещество находится в газообразном состоянии. Это подтверждают хаотичное движение молекул и способность вещества заполнять весь предоставленный ему объем.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Молекулы газов находятся в среднем на больших расстояниях друг от друга по сравнению с их размерами, силы взаимодействия между ними незначительны. Этим можно объяснить следующие свойства газов.

А. Газ не сохраняет своей формы.

Б. Газ не сохраняет своего объёма.

В. Газ имеет большую сжимаемость.

Какое(-ие) из утверждений правильно(-ы)?

Алгоритм решения

Решение

Так как между молекулами газа большое расстояние, они слабо взаимодействуют друг с другом. Практически полное отсутствие сил притяжения позволяет двигаться им хаотически, что способствует быстрому заполнению газом объема сосуда. Причем неважно, какой объем и какую форму имеет сосуд. Следовательно, верными ответами можно считать как А, так и Б.

Теперь проверим последний вариант. Газы действительно обладают большой сжимаемостью. Это можно объяснить тем, что отталкиваются молекулы при расстояниях, которые меньше размеров самих молекул. Но в газах это расстояние намного больше. Поэтому, прежде чем возникнет отталкивание, газ можно будет легко сжать в несколько раз. Следовательно, ответ В тоже верен.

Актуализация опорных знаний. Большое место в активизации познавательной деятельности отводится побуждению у учеников интереса к учению. Одним из методов эмоционального стимулирования является метод использования различных игровых форм организации познавательной деятельности. Игра может являться оболочкой целого урока или элементом урока.

В представленном мною уроке, на этапе повторения и актуализации знаний ученики выполняют тест. На уроке используется метод взаимопроверки, в ходе которой ученики обмениваются тетрадями с соседом по парте и осуществляют сравнение решенных заданий с представленными в презентации образцами. Взаимная проверка помогает организовать взаимодействие учащихся и всегда вызывает у них высокий интерес. Результаты заносятся в оценочный лист.

Каждый учитель хочет найти сильные и яркие мотивы, развивающие интерес к предмету, вызывающие стремление самостоятельно, осознанно осваивать материал, заставляющие включаться в творческую деятельность каждого ученика. Сочетание педагогических технологий с новыми информационными технологиями облегчает понимание и запоминание материала, способствует повышению концентрации внимания учащихся, формирует положительное отношение к учебной деятельности и тем самым повышает активизацию познавательной деятельности учащихся.

На примере одного урока, конечно, невозможно описать все подходы, применяемые для активизации познавательной деятельности. Стараюсь, чтобы и на моих уроках используемые методы отличались многообразием, но при этом соответствовали целям урока, особенностям содержания и возможностям учащихся.

Виды деятельности на зачетном уроке

“Человек стремится каким-то адекватным способом создать в себе простую и ясную картину мира.
Высшим долгом физиков является поиск общих элементарных законов, из которых …можно получить картину мира”.

Тип урока: повторение, обобщение и систематизация материала.

Цели урока:

  • повторить и обобщить знания по теме (основные понятия, формулы, законы);
  • осуществить интеграцию предметов физика, математика, природоведение;
  • активизировать применение знаний на практике.
  • Образовательные – систематизирование и обобщение теоретических и практических знаний учащихся о тепловых явлениях; формирование умений определять и анализировать тепловые явления, отработать навыки применения формул при решении задач.
  • Развивающие – стимулирование познавательного интереса учащихся к данной теме и предмету в целом, расширение кругозора; развитие памяти, внимательности, логического мышления, сообразительности, приемов умственной деятельности, развитие творческой самостоятельности, развитие способности учащихся анализировать ситуации, связанные с охраной окружающей среды;
  • Воспитательные – воспитание любви к природе, развитие познавательного интереса учащихся, основ коммуникационного обобщения, уверенности в собственных силах.

Оборудование: компьютер, мультимедиа проектор, презентации, спиртовка, бумажная кастрюля, личный лист контроля.

Основные этапы урока:

1. Организационный момент

– Здравствуйте ребята! Очень рада видеть вас на уроке.

2. Целеполагание

3. Актуализация знаний

1 этап. Физический марафон (Слайд 3)

2 этап. Выявление (обнаружение) теоретических элементов знаний (дидактических единиц) в реальной ситуации. (Слайд 4)

1. Конвекцией называют вид теплообмена, при котором энергия…

1) передается от нагретого тела с помощью лучей.
2) от нагретого конца тела к холодному без переноса вещества.
3) переносится самими частицами вещества.

2. При обогревании комнаты радиатором центрального отопления энергия от батареи распределяется по всей комнате

1) только за счет явления теплопроводности;
2) только путем конвекции
3) теплопроводностью тепло передается холодному воздуху у ее поверхности, затем конвекцией распределяется по всей комнате

3. Ложка, помещенная в стакан с горячей водой, нагревается. Каким способом происходит теплообмен?

1) Излучение
2) Теплопроводность
3) Конвекция.

4. Какое вещество обладает наибольшей теплопроводностью?

5. Какое вещество обладает наименьшей теплопроводностью?

Проверка (3; 3; 2; 2; 2)

3 этап. Выявление (обнаружение) теоретических элементов знаний (дидактических единиц ) в реальной демонстрации

а) 1) Смотрю на термометр: чуть ниже 0°С, но льдом не покрыта вода, колышется море, песок шевеля, скажи почему нету льда? (Слайд 5)
2) В окно увидела Татьяна по утру побелевший двор Куртины, кровлю и забор на стеклах легкие узоры, деревья в зимнем серебре. (Слайд 6)
3) Почему деревья покрываются серебром, а на стекле появляются узоры? Почему деревья нашего школьного двора такие красивые? (Слайд 7)
4) Пейзаж тропического лета рисует стужа на окне. Назовите и опишите обратный процесс. (плавление) Нарядней модного паркета сияет речка льдом одета? (Слайд 8)
5) Давайте помечтаем о лете (Слайд 9)
Жарче день – обильней росы, серебрят ночную тьму. Осаждаются повсюду, кто ответит –почему ?
Кто ответит – почему? (Процесс конденсации на горах Алтая).




В руках у меня лист бумаги, если его поджечь, то бумага хорошо горит, а если из такой же бумаги сделать кастрюлю, то можно в такой кастрюле вскипятить (сварить яйцо) воду. Почему? (Вода обеспечивает отвод тепла от бумаги за счет конвекции, поэтому бумага не загорается)

в) Тест 2 (Слайд 10)

1. Переход из твердой фазы в жидкую фазу называется .

1) плавление
2) отвердевание
3) конденсация

2. Переход из жидкой фазы в газообразную фазу называется .

1) плавление
2) парообразование
3) конденсация

3. Переход из жидкой фазы в твердую фазу называется .

1) конденсация
2) кристаллизация
3) сублимация

4. Переход из газообразной фазы в жидкую называется .

1) десублимация
2) отвердевание
3) конденсация

5. Переход из твердой фазы в газообразную фазу называется .

Взаимопроверка: 1; 2; 2; 3; 2

4 этап. Задание по графикам зависимости физ. величин от времени, от других параметров

а) Работа с графиком. Чтение графика нагревания, плавления и кипения вещества.

– Какие расчетные формулы для протекания этих тепловых процессах вы знаете?
– Назови процесс, объясни расчетную формулу (Слайд 11) (Если идет процесс нагревания, плавления, парообразования и обратных …, то жидкости требуется сообщить некоторое количество теплоты, а если пар превращается в жидкость, то количество теплоты выделяется Q…)
Температура при которой вещество плавится, называется температурой плавления.

Температура при которой вещество кипит, называется температурой кипения

Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое. (Слайды 13, 14)

5 этап. Заполнение обобщающих таблиц. В таблицу продуктивно помещать формульную информацию об изучаемых объектах и или процессах.

б) запиши расчетную формулу

– Давайте обобщим знания по тепловым явлениям в следующей таблице. (Слайд 15)

Обобщающая таблица для всех тепловых процессов (Приложение 3)


  1. Представление учащегося …
  2. Я живу в с. Андреевка …
  3. Мой дом в котором я сейчас живу, построен …
  4. Я хотел бы построить для своей семьи такой дом, чтобы …
  5. Вывод: Я считаю …

6. Анализ и решение задач практического характера.

6 этап. Задание по графикам зависимости физ. величин от времени, от других параметров

По графику: а) назовите процессы на каждом участке…; б) определите начальную и конечную температуру вещества…; в) назовите расчетную формулу.

7. Подведение итогов урока

– Итак, мы исследовали проявления тепловых явлений.
– Изменится ли мир, если не будут существовать агрегатные переходы вещества?
– Какое важное практическое направление имеет применение темы о тепловых процессах?

8. Информация о домашнем задании, инструкция о его выполнении

9. Рефлексия знаний

Решение обобщающих задач, дидактические игры

№1. Желая нагреть воду, мы помещаем сосуд с водой над пламенем, а не сбоку от него, почему? (И поступаем вполне правильно, так как воздух, нагреваемый пламенем, становится более легким, вытесняется со всех сторон кверху и обтекает наш сосуд)

№3. Почему дым папиросы у одного конца поднимается вверх, у другого опускается вниз? На коробке лежит папироса (см. рис.). Она дымится с обоих концов. Но дым, выходящий через мундштук, опускается вниз, между тем как с другого конца он вьется вверх. Почему? Ведь, казалось бы, с той и с другой стороны выделяется один и тот же дым. (Да, дым один и тот же, но над тлеющим концом папиросы имеется восходящее течение нагретого воздуха, которое и увлекает с собой частицы дыма. Воздух же, проходящий вместе с дымом через мундштук, успевает охладиться и не увлекается уже вверх; а так как частицы дыма сами по себе тяжелее воздуха, то они и опускаются вниз).

№4. Релаксационная пауза

Отгадай загадку (правильный ответ оценивается 1 баллом, учащиеся сами выставляют заработанные балы в лист контроля)

1. “В морях и реках обитает,
И часто по небу летает.
А как наскучит ей летать
На землю падает опять”. (Вода)

2. “На воде переполох, с неба сыплется горох,
Съела шесть горошин Нина, у нее теперь ангина”. (Град)

3. “Меня вода рождает, а я ее” (Лед и вода)

4. “Он вошел – никто не видел,
Он сказал – никто не слышал.
Дунул в окна и исчез,
А на окнах вырос лес” (Мороз)

5. “Какой это мастер на стекла нанес
И листья, и травы, и заросли роз” (Мороз)

6. “Висит, сверкает. Возьмешь в руки, тает” (Сосулька)

7. “Белый, ярким изумрудом на деревьях лежит” (Иней)

Самоанализ и самооценка с учетом набора баллов в личном листе контроля обучающегося и полученных дополнительных баллов за качественный и полный ответ по заданному направлению.

Литература:

Читайте также: