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Modell der Struktur fester flüssiger und gasförmiger Körper. Die Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper - Wissens-Hypermarkt. Molekulare Wechselwirkungskräfte

Ziel der Lektion: Betrachten Sie die Strukturmerkmale und Eigenschaften gasförmiger, flüssiger und fester Körper aus der Sicht der molekularkinetischen Theorie.

Unterrichtsziele:

Pädagogisch

Beitrag zum Wissenserwerb zum Thema „Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper“ leisten;
Bestimmen Sie die Art der Abhängigkeit der Anziehungs- und Abstoßungskräfte vom Abstand zwischen Molekülen;
Lernen Sie, Qualitätsprobleme zu lösen.

Entwicklung

Entwickeln:

Beobachtung, Unabhängigkeit;
logisches Denken
Fähigkeit, theoretisches Wissen in der Praxis anzuwenden;
fördern die Entwicklung von Sprache und Denken

Pädagogisch:

Bildung von Ideen über die Einheit und den Zusammenhang von Naturphänomenen.
Bilden Sie eine positive Einstellung zum Thema

Unterrichtsart: Eine Lektion im Erlernen neuer Materialien.

Unterrichtsformat: kombiniert

Umfassende methodische Unterstützung: Computer, Leinwand, Multimedia-Beamer, Autorenpräsentation, Kristallproben, Testaufgaben.

Interdisziplinäre Verbindungen:

Chemie
Informatik

Unterrichtsfortschritt

Organisationsphase

Lehrer: Hallo. Napoleon I. sagte auch: „Phantasie regiert die Welt.“ Und Demokrit argumentierte: „Nichts existiert außer Atomen.“

Die Phase der Festlegung der Ziele und Zielsetzungen des Unterrichts.

Zustimmen! Die Welt ist erstaunlich und vielfältig. Der Mensch versucht seit langem, das Unerklärliche zu erklären, das Unsichtbare zu sehen, das Unhörbare zu hören. Als er sich umsah, dachte er über die Natur nach und versuchte, die Rätsel zu lösen, die sie ihm stellte.

Der russische Dichter Fjodor Iwanowitsch Tjutschew schrieb.

Nicht das, was du denkst, Natur:
Kein Gips, kein seelenloses Gesicht -
Sie hat eine Seele, sie hat Freiheit,
Es hat Liebe, es hat Sprache.

Aber mit der Zeit begannen die Menschen zu verstehen, dass das Gesetz an der Spitze von allem steht, was uns umgibt.

Natürlich stoßen Sie jeden Tag auf verschiedene gesetzlich geregelte physikalische Phänomene, und in den meisten Fällen können Sie vorhersagen, wie sie enden werden. Sagen Sie beispielsweise voraus, wie die folgenden Ereignisse enden werden:

Wenn Sie eine Parfümflasche öffnen, dann...;
Wenn Sie Eis erhitzen, dann...;
Wenn Sie zwei Stücke Plastilin fest zusammendrücken, dann...;
Wenn Sie einen Tropfen Öl auf Wasser tropfen, dann...;
Wenn man ein Thermometer in heißes Wasser hält, dann...

Lehrer: Sie haben sich also bei Ihren Antworten von bestimmten zuvor erworbenen Kenntnissen leiten lassen. Jeden Tag beobachten wir eine ganze Reihe von Objekten um uns herum: Tische, Stühle, Bücher, Stifte, Notizbücher, Autos usw. Sagen Sie mir, kommen sie uns nur solide vor oder sind sie es tatsächlich?

Student: Sie scheinen es nur zu tun.

Lehrer: Dann sag mir, woraus bestehen alle Stoffe?

Student: Hergestellt aus Molekülen oder Atomen

Lehrer: Was denken Sie, sind die Moleküle verschiedener Stoffe gleich oder nicht? Beweisen Sie es.

Student: NEIN. Sie haben unterschiedliche chemische Verbindungen.

Lehrer: Bestehen Eis, Wasser und Wasserdampf aus den gleichen Molekülen oder nicht?

Student: Ja.

Lehrer: Warum?

Student: Denn es ist derselbe Stoff, aber in einer anderen Form

Lehrer: Hier, Leute, kommen wir zum Thema unserer Lektion. Öffnen Sie Ihre Arbeitshefte und notieren Sie das Datum und das Thema unserer Lektion: „Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper“.

(Folie 2).

Es gibt keine zwei völlig identischen Objekte auf der Welt. Es ist unmöglich, zwei identische Sandkörner in einem Sandberg oder zwei identische Blätter an einem Baum zu finden, aber die Moleküle derselben Substanz sind genau gleich. Wir sind es beispielsweise gewohnt, Wasser in flüssigem Zustand zu sehen. Die chemische Formel von Wasser lautet H 2 O. Im gasförmigen Zustand handelt es sich um Wasserdampf. (Wie lautet die chemische Formel?). Im festen Zustand handelt es sich um Eis oder Schnee. Immer noch die gleiche chemische Formel - H 2 O.

Dann stellt sich die Frage: Wenn die Moleküle derselben Substanz genau gleich sind, warum kann sich diese Substanz dann in unterschiedlichen Aggregatzuständen befinden?

Das ist die Frage, die Sie und ich heute im Unterricht beantworten müssen. (Folie 3)

Es gibt vier Materiezustände:

Solide
Flüssig
Gasförmig
Plasma

Heute werden wir über drei davon sprechen. Machen wir uns zunächst mit dem Konzept des Phasenübergangs vertraut. (Folie 4)

Unter Phasenübergang versteht man den Übergang eines Systems von einem Aggregatzustand in einen anderen. Bei einem Phasenübergang ändert sich jede physikalische Größe schlagartig (Dichte, innere Energie)

Die Realisierung des Aggregatzustands eines Stoffes hängt vom Verhältnis der kinetischen und potentiellen Energie der in seiner Zusammensetzung enthaltenen Moleküle ab.

Phase der Erklärung von neuem Material

Auf den Tischen vor Ihnen liegen Begleitzettel. (Anhang 3) . Was symbolisiert jede Zeichnung? (Verschiedene Aggregatzustände)

Eine Wolke ist ein gasförmiger Zustand einer Substanz, eine Flasche ist ein flüssiger Zustand, ein Würfel ist ein fester Zustand. Wir analysieren Schritt für Schritt die Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper. Wir werden unsere Schlussfolgerungen in Notizbüchern niederschreiben.

GASE (Folie 6, 10)

Der Abstand zwischen Atomen oder Molekülen in Gasen ist im Durchschnitt um ein Vielfaches größer als die Größe der Moleküle selbst. Gase lassen sich leicht komprimieren und der durchschnittliche Abstand zwischen den Molekülen nimmt ab, die Moleküle komprimieren sich jedoch nicht gegenseitig. Moleküle bewegen sich mit enormer Geschwindigkeit – Hunderte von Metern pro Sekunde. Wenn sie kollidieren, prallen sie in verschiedene Richtungen voneinander ab. Die schwachen Anziehungskräfte der Gasmoleküle sind nicht in der Lage, sie nahe beieinander zu halten. Daher können sich Gase unbegrenzt ausdehnen. Sie behalten weder Form noch Volumen.

Durch zahlreiche Stöße von Molekülen auf die Gefäßwände entsteht Gasdruck.

FLÜSSIGKEITEN (Folie 11, 14)

Flüssigkeitsmoleküle liegen fast nahe beieinander, daher verhält sich ein Flüssigkeitsmolekül anders als ein Gasmolekül. Von anderen Molekülen wie in einem „Käfig“ eingespannt, „läuft es an Ort und Stelle“ (oszilliert um die Gleichgewichtsposition und kollidiert mit benachbarten Molekülen). Nur von Zeit zu Zeit macht sie einen „Sprung“ und durchbricht die „Gitterstäbe des Käfigs“, findet sich aber sofort in einer neuen Zelle wieder, die von neuen Nachbarn gebildet wird. Die sesshafte Lebensdauer eines Wassermoleküls, also die Zeit der Schwingungen um eine bestimmte Gleichgewichtslage bei Raumtemperatur, beträgt durchschnittlich 10 -11 s. Die Zeit einer Schwingung ist viel kürzer (10 -12 -10 -13 s). Mit steigender Temperatur nimmt die Verweilzeit der Moleküle ab.

Flüssige Moleküle liegen direkt nebeneinander. Wenn man versucht, das Volumen einer Flüssigkeit zu verändern (selbst um einen kleinen Betrag), beginnen sich die Moleküle selbst zu verformen, was sehr große Kräfte erfordert. Dies erklärt die geringe Kompressibilität von Flüssigkeiten.

Wie Sie wissen, sind Flüssigkeiten flüssig, das heißt, sie behalten ihre Form nicht, sondern nehmen die Form eines Gefäßes an.

Die Natur der molekularen Bewegung in Flüssigkeiten, die erstmals vom sowjetischen Physiker Ya. I. Frenkel festgestellt wurde, ermöglicht es uns, die grundlegenden Eigenschaften von Flüssigkeiten zu verstehen. (Anhang 5)

FESTSTOFFE. (Folie 15)

Atome oder Moleküle von Festkörpern schwingen im Gegensatz zu Atomen und Molekülen von Flüssigkeiten um bestimmte Gleichgewichtspositionen. Zwar ändern Moleküle manchmal ihre Gleichgewichtslage, aber das kommt selten vor. Deshalb behalten Feststoffe nicht nur ihr Volumen, sondern auch ihre Form.

Es gibt einen weiteren wichtigen Unterschied zwischen Flüssigkeiten und Feststoffen.

Eine Flüssigkeit kann mit einer Menschenmenge verglichen werden, in der sich einzelne Individuen ruhelos an ihrem Platz drängeln, und ein fester Körper ist wie eine schlanke Kohorte derselben Individuen, die zwar nicht stramm stehen, aber im Durchschnitt gewisse Abstände zwischen sich einhalten . Verbindet man die Zentren der Gleichgewichtslagen von Atomen oder Ionen eines Festkörpers, erhält man ein regelmäßiges räumliches Gitter, ein sogenanntes Kristallgitter.

Die Zeichnungen zeigen Kristallgitter aus Speisesalz und Diamant. Die innere Ordnung in der Anordnung der Atome in Kristallen führt zu regelmäßigen äußeren geometrischen Formen.

Es ist also an der Zeit, die zu Beginn der Lektion gestellte Frage zu beantworten: Was bestimmt, dass dieselbe Substanz in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegen kann?

Antworten der Schüler: Vom Abstand zwischen den Teilchen, von den Wechselwirkungskräften, also davon, wie sich die Moleküle befinden, wie sie sich bewegen und wie sie miteinander interagieren.

Die Phase der Konsolidierung des abgedeckten Materials.

Spiel „Welcher Zustand ist das?“

Die Note „5“ erhält der Schüler, der die meisten Punkte erreicht. Die Phase der Prüfung des im Unterricht erworbenen Wissens.
Prüfen. (Anhang 4)

Die letzte Etappe.

Fassen wir nun unsere Arbeit in der heutigen Lektion zusammen. Was haben Sie in der Lektion Neues gelernt? Welche Noten haben Sie erhalten? Hausaufgaben: § 62, beantworten Sie die Fragen nach dem Absatz, füllen Sie die Tabelle aus.

Lehrer:

(Folie 38)
Sie können Rätsel für immer lösen.
Das Universum ist unendlich.
Vielen Dank an uns alle für die Lektion,

Und die Hauptsache ist, dass es für die zukünftige Verwendung verwendet wird!

Literatur:
G.V. Markina, Uchitel-Verlag, Wolgograd, 97
V.A. Volkov, Moskau „Waco“, 2006 Um einem Schullehrer zu helfen
Internetressourcen
G.Ya. Myakishev, Physik, Moskau -2007.

« CD „Elektronische Lektionen und Tests“

Physik - 10. Klasse"

Lassen sich die Eigenschaften eines Stoffes in all seinen Aggregatzuständen durch die Struktur des Stoffes, die Bewegung und Wechselwirkung seiner Teilchen erklären?

Wechselwirkungskräfte zwischen Molekülen.

Moleküle interagieren miteinander. Ohne diese Wechselwirkung gäbe es weder Feststoffe noch Flüssigkeiten. Es ist nicht schwer, die Existenz signifikanter Wechselwirkungskräfte zwischen Atomen oder Molekülen nachzuweisen. Versuchen Sie, einen dicken Stock zu zerbrechen! Aber es besteht aus Molekülen. Aber allein Schwerkraft kann die Existenz stabiler Formationen von Atomen und Molekülen nicht gewährleisten. Bei sehr kleinen Abständen zwischen Molekülen wirken sie zwangsläufig abstoßende Kräfte

. Dadurch dringen Moleküle nicht ineinander ein und Materieteile werden nie auf Größen in der Größenordnung eines Moleküls komprimiert. ist ein komplexes System aus einzelnen geladenen Teilchen: Elektronen und Atomkernen.

Im Allgemeinen sind Moleküle elektrisch neutral, allerdings wirken zwischen ihnen auf kurze Distanz erhebliche elektrische Kräfte: Elektronen und Atomkerne benachbarter Moleküle interagieren.

Befinden sich die Moleküle in einem Abstand, der um ein Vielfaches größer ist als ihre Größe, haben die Wechselwirkungskräfte praktisch keinen Einfluss.

Bei Abständen von mehr als 2-3 Moleküldurchmessern wirken Anziehungskräfte. Mit abnehmendem Abstand zwischen Molekülen nimmt zunächst die Kraft ihrer gegenseitigen Anziehung zu, gleichzeitig nimmt aber auch die Abstoßungskraft zu. Bei einem bestimmten Abstand r 0 wird die Anziehungskraft gleich der Abstoßungskraft. Dieser Abstand wird als gleich dem Durchmesser des Moleküls angesehen.

Wenn der Abstand weiter abnimmt, beginnen sich die Elektronenhüllen der Atome zu überlappen und die Abstoßungskraft nimmt schnell zu. Abbildung 8.5 zeigt Diagramme der potentiellen Wechselwirkungsenergie zwischen Molekülen (Abb. 8.5, a) und der Anziehungskräfte (1) und Abstoßungskräfte (2) (Abb. 8.5, b) über den Abstand zwischen den Molekülen. Bei r = r 0 ist die potentielle Energie minimal, die Anziehungskraft ist gleich der Abstoßungskraft. Wenn r > r 0 ist, ist die Anziehungskraft größer als die Abstoßungskraft; bei r< r 0 сила притяжения меньше силы отталкивания.

Die molekularkinetische Theorie ermöglicht es zu verstehen, warum ein Stoff im gasförmigen, flüssigen und festen Zustand vorliegen kann.

Zwischen den Molekülen wirken also Anziehungskräfte, die an der thermischen Bewegung beteiligt sind. Der Aggregatzustand eines Stoffes wird dadurch bestimmt, welche dieser beiden Eigenschaften von Molekülen die wichtigste ist.

Gase.

In Gasen ist der Abstand zwischen Atomen oder Molekülen im Durchschnitt um ein Vielfaches größer als die Größe der Moleküle selbst. Beispielsweise ist das Volumen eines Gefäßes bei Atmosphärendruck zehntausendmal größer als das Volumen der darin befindlichen Moleküle.

Gase lassen sich leicht komprimieren und der durchschnittliche Abstand zwischen Molekülen nimmt ab, aber die Form des Moleküls ändert sich nicht.

Gase können sich unbegrenzt ausdehnen. Sie behalten weder Form noch Volumen. Durch zahlreiche Stöße von Molekülen auf die Gefäßwände entsteht Gasdruck.

Gasmoleküle bewegen sich mit enormer Geschwindigkeit – Hunderten von Metern pro Sekunde – im Weltraum. Wenn sie kollidieren, prallen sie wie Billardkugeln in verschiedene Richtungen voneinander ab. Die schwachen Anziehungskräfte der Gasmoleküle sind nicht in der Lage, sie nahe beieinander zu halten.

In Gasen ist die durchschnittliche kinetische Energie der thermischen Bewegung von Molekülen größer als die durchschnittliche potentielle Energie ihrer Wechselwirkung, sodass wir die potentielle Energie der Wechselwirkung zwischen Molekülen oft vernachlässigen können.

Flüssigkeiten.

Flüssigkeitsmoleküle liegen fast nahe beieinander, daher verhält sich ein Flüssigkeitsmolekül anders als ein Gasmolekül.

Bei Flüssigkeiten gibt es ein sogenanntes Ordnung schließen, d. h. die geordnete Anordnung der Moleküle bleibt in Abständen von mehreren Moleküldurchmessern erhalten.

Das Molekül schwingt um seine Gleichgewichtslage und kollidiert dabei mit benachbarten Molekülen. Nur von Zeit zu Zeit macht es einen weiteren „Sprung“ und landet schließlich in einer neuen Gleichgewichtslage.

In der Gleichgewichtslage ist die Abstoßungskraft gleich der Anziehungskraft, d. h. die gesamte Wechselwirkungskraft des Moleküls ist Null.

Die Natur der molekularen Bewegung in Flüssigkeiten, die erstmals vom sowjetischen Physiker Ya I. Frenkel festgestellt wurde, ermöglicht es uns, die grundlegenden Eigenschaften von Flüssigkeiten zu verstehen. Im übertragenen Sinne des Wissenschaftlers: „...flüssige Moleküle führen einen nomadischen Lebensstil...“ Gleichzeitig Zeit sesshaftes Leben Wassermoleküle, d. h. die Zeit ihrer Schwingungen um eine bestimmte Gleichgewichtslage bei Raumtemperatur, beträgt im Durchschnitt 10 -11 s. Die Zeit einer Schwingung ist viel kürzer (10 -12 - 10 -13 s). Mit steigender Temperatur nimmt die Verweilzeit der Moleküle ab.

Flüssige Moleküle liegen direkt nebeneinander. Mit abnehmendem Volumen werden die Abstoßungskräfte sehr groß. Das erklärt geringe Kompressibilität von Flüssigkeiten.

Flüssigkeiten: 1) geringe Kompressibilität;
2) flüssig, d. h. sie behalten ihre Form nicht.

Die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten lässt sich wie folgt erklären. Die äußere Kraft verändert die Anzahl der Molekülsprünge pro Sekunde nicht merklich. Aber Sprünge von Molekülen von einer stationären Position zur anderen erfolgen überwiegend in der Wirkungsrichtung der äußeren Kraft. Deshalb fließt Flüssigkeit und nimmt die Form eines Behälters an.

In Flüssigkeiten ist die durchschnittliche kinetische Energie der thermischen Bewegung von Molekülen vergleichbar mit der durchschnittlichen potentiellen Energie ihrer Wechselwirkung. Das Vorhandensein einer Oberflächenspannung beweist, dass die Wechselwirkungskräfte zwischen Flüssigkeitsmolekülen erheblich sind und nicht vernachlässigt werden können.

Feststoffe.

Atome oder Moleküle von Festkörpern schwingen im Gegensatz zu Atomen und Molekülen von Flüssigkeiten um bestimmte Gleichgewichtspositionen. Aus diesem Grund Feststoffe behalten nicht nur ihr Volumen, sondern auch ihre Form.

In Festkörpern ist die durchschnittliche potentielle Energie der Wechselwirkung zwischen Molekülen viel größer als die durchschnittliche kinetische Energie ihrer thermischen Bewegung.

Verbindet man die Mittelpunkte der Gleichgewichtslagen von Atomen oder Ionen eines Festkörpers, erhält man ein regelmäßiges räumliches Gitter namens kristallin.

Die Abbildungen 8.6 und 8.7 zeigen die Kristallgitter von Speisesalz und Diamant. Die innere Ordnung in der Anordnung der Atome in Kristallen führt zu regelmäßigen äußeren geometrischen Formen.

Die molekularkinetische Theorie ermöglicht es zu verstehen, warum eine Substanz sein kann
im gasförmigen, flüssigen und festen Zustand.
Wenn Sie versuchen, sich die Struktur von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen ganz allgemein vorzustellen, können Sie das folgende Bild zeichnen.
Gase
In Gasen ist der Abstand zwischen Atomen oder Molekülen im Durchschnitt um ein Vielfaches größer als die Größe der Moleküle selbst (Abb. 2.17). Bei atmosphärischem Druck ist das Volumen des Gefäßes zehntausendmal größer als das Volumen der Gasmoleküle im Gefäß.
Gase lassen sich leicht komprimieren, da sich beim Komprimieren eines Gases nur der durchschnittliche Abstand zwischen den Molekülen verringert, die Moleküle sich jedoch nicht gegenseitig „quetschen“ (Abb. 2.18). Moleküle (oder Atome) sind so schnell wie Sprinter, aber sie rasen viel schneller durch den Weltraum. Sie kollidieren miteinander, ändern ständig ihre Bewegungsrichtung und fliegen in verschiedene Richtungen auseinander.
Die schwachen Anziehungskräfte der Gasmoleküle sind nicht in der Lage, sie nahe beieinander zu halten. Daher behalten Gase weder Form noch Volumen. Ganz gleich wie sehr wir den Behälter mit dem Gas vergrößern, dieser füllt ihn völlig ohne unser Zutun.

Sie können den Zustand einer Substanz, die als echtes Gas bezeichnet wird, tiefer verstehen, wenn Sie die Natur der Abhängigkeit der potentiellen Energie eines der Moleküle vom Abstand zu seinen nächsten Nachbarn verfolgen (Abb. 2.19). Wenn sich ein Molekül bewegt, ist seine potentielle Energie auf dem größten Teil seines Weges nahezu genau Null, da der Abstand zwischen den Molekülen in einem Gas im Durchschnitt viel größer ist als ihre Größe. An den Punkten 1 und 2 befinden sich die nächsten Nachbarn des betreffenden Moleküls. Dieses Molekül bewegt sich in ziemlich großer Entfernung von Nachbar 1 und in geringerer Entfernung von Nachbar 2.
sch
Yo Oh
Reis. 2.19
Die zeitlich gemittelte potentielle Energie eines Moleküls ist negativ und sehr klein. Im Modul ist es numerisch gleich der Fläche der Figur, die durch die Potentialkurve zwischen den Punkten 1 und 2 und der z-Achse begrenzt wird, geteilt durch die Länge des Segments 1-2 (der Durchschnittswert der potentiellen Energie auf der). Segment 1-2). Die gesamte durchschnittliche Energie ist notwendigerweise größer als Null (gerade Linie in Abb. 2.19), da dies bei E 0 nur möglich ist, wenn die durchschnittliche kinetische Energie eines Gasmoleküls größer als der Durchschnittswert seiner potentiellen Energie ist
Ek > \Ep\, (2.6.1) da E = Ek + Er und Er Flüssigkeiten
Flüssigkeitsmoleküle liegen nahezu nahe beieinander (Abb. 2.20), sodass sich jedes Molekül anders verhält als ein Gasmolekül. Von anderen Molekülen wie in einem Käfig eingespannt, „läuft es an Ort und Stelle“ (oszilliert um die Gleichgewichtslage und kollidiert mit benachbarten Molekülen). Nur von Zeit zu Zeit macht sie einen „Sprung“ und durchbricht die „Gestänge des Käfigs“, findet sich aber sofort in einem neuen „Käfig“ wieder, der von neuen Nachbarn gebildet wird. Die Dauer des stationären Lebens eines Wassermoleküls, d. h. die Zeit der Schwingungen um eine bestimmte Gleichgewichtsposition, beträgt bei Raumtemperatur, wie Berechnungen nach den Gesetzen der statistischen Mechanik zeigen, im Durchschnitt 10-11 s. Die Zeit, die benötigt wird, bis eine Schwingung auftritt, ist viel kürzer (10~12-10~13s). Mit steigender Temperatur nimmt die Verweilzeit der Moleküle ab. Die Natur der molekularen Bewegung in Flüssigkeiten, die erstmals vom sowjetischen Physiker Ya I. Frenkel festgestellt wurde, ermöglicht es uns, die grundlegenden Eigenschaften von Flüssigkeiten zu verstehen.
Flüssige Moleküle liegen direkt nebeneinander. Wenn Sie daher versuchen, das Flüssigkeitsvolumen auch nur um einen kleinen Betrag zu ändern, beginnt die Verformung der Moleküle selbst (Abb. 2.21). Dies erfordert sehr große Kräfte. Dies erklärt die geringe Kompressibilität von Flüssigkeiten. Den Grund für die geringe Kompressibilität einer Flüssigkeit zu verstehen ist nicht schwieriger als zu verstehen, warum es so schwierig ist, sich in einen überfüllten Bus zu zwängen.
Flüssigkeiten sind bekanntlich flüssig, das heißt, sie behalten ihre Form nicht. Dies lässt sich so erklären. Wenn die Flüssigkeit bewegungslos ist, erfolgen Sprünge von Molekülen von einer „sitzenden“ Position zur anderen mit der gleichen Frequenz in alle Richtungen.
1
>1
Frenkel Jakow Iljitsch (1894–1952) – ein herausragender sowjetischer theoretischer Physiker, der bedeutende Beiträge zu verschiedenen Bereichen der Physik leistete. Ya. I. Frenkel ist der Autor der modernen Theorie des flüssigen Aggregatzustands. Er legte den Grundstein für die Theorie des Ferromagnetismus. Die Arbeiten von Ya. I. Frenkel über atmosphärische Elektrizität und den Ursprung des Erdmagnetfelds sind weithin bekannt. Die erste quantitative Theorie der Spaltung von Urankernen wurde von Ya. I. Frenkel erstellt. Reis. 2.21
Reis. 2.22
Reis. 2,20 Gruben (siehe Abb. 2.20). Das Vorhandensein einer äußeren Kraft verändert die Anzahl der Molekülsprünge pro Sekunde nicht merklich, die Sprünge von Molekülen von einer „sitzenden“ Position zur anderen erfolgen jedoch überwiegend in Richtung der äußeren Kraft (Abb. 2.22). Aus diesem Grund fließt die Flüssigkeit und nimmt die Form des Behälters an.
Damit eine Flüssigkeit fließt, muss die Dauer der Kraft lediglich um ein Vielfaches länger sein als die „sesshafte Lebensdauer“ des Moleküls, andernfalls führt eine kurzfristige Kraft nur zu einer elastischen Verformung der Flüssigkeit und zu einem gewöhnlichen Tropfen Wasser verhält sich wie eine Stahlkugel.
Schauen wir uns nun an, wie die durchschnittliche kinetische und die durchschnittliche potentielle Energie eines Flüssigkeitsmoleküls zusammenhängen. Jedes flüssige Molekül interagiert gleichzeitig mit mehreren Nachbarn. Beschränken wir uns darauf, die Wechselwirkung eines gegebenen Moleküls mit seinen beiden nächsten Nachbarn zu berücksichtigen, die etwa 2r0 voneinander entfernt sind.
Die gewünschte Potentialkurve kann erhalten werden, indem die in Abbildung 2.15a gezeigte Kurve (Paarwechselwirkung) mit derselben Kurve überlagert wird, die gegenüber der ersten um einen Abstand etwas größer als 2r0 verschoben ist. Die potentiellen Energien addieren sich, die Tiefe des Potentialtopfes verdoppelt sich also nahezu und die Energiemaxima nehmen ab (Abb. 2.23). Der Verlauf der Potentialkurve unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen mit anderen Molekülen ist in Abbildung 2.24 dargestellt.
Damit ein Molekül die Flüssigkeit nicht verlassen kann, muss seine durchschnittliche Energie negativ sein (E). In diesem Fall bleibt das Molekül innerhalb des von seinen Nachbarn gebildeten Potentialtopfs. Wenn E > 0, bleibt das Molekül nicht innerhalb Flüssigkeit und wird es verlassen.
Da E = Ec + Er und Er Ek also |.E| |-Ero| - Maximaler (Modulo-)Wert der potentiellen Energie. In Abbildung 2.24 ist der Graph der durchschnittlichen Energie eines Moleküls als gerades Liniensegment dargestellt.
Die Schwingungen eines Moleküls in einem Potentialtopf halten nicht lange an. Aufgrund der Zufälligkeit der Bewegung von Molekülen ändert sich ihre Energie kontinuierlich und wird entweder größer oder kleiner als die durchschnittliche Energie E. Sobald die Energie des Moleküls die Höhe der Potentialkurve (die Höhe der Potentialbarriere) überschreitet, trennt es sich Wenn sich das Molekül von einer Gleichgewichtsposition zur anderen bewegt, springt es von einer zur anderen.
Feststoffe
Atome oder Moleküle fester Stoffe können im Gegensatz zu Flüssigkeiten ihre Bindungen zu ihren nächsten Nachbarn nicht aufbrechen und um bestimmte Gleichgewichtspositionen oszillieren. Zwar ändern Moleküle manchmal ihre Gleichgewichtslage, aber das kommt äußerst selten vor. Deshalb behalten Feststoffe nicht nur ihr Volumen, sondern auch ihre Form.
Es gibt noch einen weiteren Unterschied zwischen Flüssigkeiten und Feststoffen. Eine Flüssigkeit kann mit einer Menschenmenge verglichen werden, in der sich Menschen ruhelos drängeln, und ein fester Körper gleicht in der Regel einer schlanken Kohorte, in der Menschen, obwohl sie nicht stramm stehen, im Durchschnitt gewisse Abstände zwischen sich einhalten . Verbindet man die Mittelpunkte der Gleichgewichtslagen von Atomen oder Molekülen eines Festkörpers, erhält man ein regelmäßiges räumliches Gitter, ein sogenanntes Kristallgitter. Die Abbildungen 2.25 und 2.26 zeigen die Kristallgitter von Speisesalz und Diamant.
Reis. 2,25
Reis. 2.26
Wenn der Kristall nicht am Wachstum gehindert wird, führt die innere Ordnung in der Anordnung der Atome zu geometrisch regelmäßigen äußeren Formen.
Die potentielle Energiekurve für die Wechselwirkung eines festen Moleküls mit seinen nächsten Nachbarn (Abb. 2.27) ähnelt der potentiellen Energiekurve für die Wechselwirkung flüssiger Moleküle (siehe Abb. 2.24). Lediglich die Tiefe des Potentialtopfes sollte etwas größer sein, da die Moleküle

Reis. 2.27
näher beieinander liegen. Bedingung |l?| Was für flüssige Körper gilt, gilt auch für feste Körper. Aber die kinetische Energie fester Moleküle ist viel geringer als die flüssiger Moleküle. Schließlich entstehen beim Abkühlen Feststoffe. Dementsprechend ist in Festkörpern die durchschnittliche kinetische Energie der Moleküle deutlich geringer als der Absolutwert der durchschnittlichen potentiellen Energie:
Ek « \ЁР\. (2.6.3)
In Abbildung 2.27 wird die durchschnittliche Energie eines Moleküls in einer Vertiefung durch ein gerades Liniensegment dargestellt. Das Teilchen schwingt am Boden des Potentialtopfs. Die Höhen potenzieller Barrieren zwischen benachbarten Vertiefungen sind hoch und Moleküle bewegen sich kaum von einer Gleichgewichtsposition in eine andere. Um sich zu bewegen, muss ein Molekül Energie erhalten, die deutlich über dem Durchschnitt liegt. Dieses Ereignis ist unwahrscheinlich. Deshalb behalten Feststoffe im Gegensatz zu Flüssigkeiten ihre Form.
In Gasen ist die durchschnittliche kinetische Energie der Moleküle größer als die durchschnittliche potentielle Energie. Bei Flüssigkeiten ist die durchschnittliche kinetische Energie etwas geringer als die durchschnittliche potentielle Energie; bei Feststoffen ist die durchschnittliche kinetische Energie viel geringer als die durchschnittliche potentielle Energie.

Lektion zu MCT für Schüler der 10. Klasse zum Thema „ Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper.

Die Lektion untersucht die Strukturmerkmale und Eigenschaften gasförmiger, flüssiger und fester Körper aus der Sicht der molekularkinetischen Theorie.

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Vorschau:

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Folienunterschriften:

1 In einem einzigen Moment, um die Ewigkeit zu sehen, ist die weite Welt in einem Sandkorn, in einem einzigen Moment – die Unendlichkeit und der Himmel – im Kelch einer Blume. W. Blake.

Unterrichtsthema: Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper. 2

Es gibt vier Aggregatzustände: 3 Flüssiges, festes, gasförmiges Plasma

Unter Phasenübergang versteht man den Übergang eines Systems von einem Aggregatzustand in einen anderen. Bei einem Phasenübergang ändert sich jede physikalische Größe (Dichte, innere Energie) schlagartig 4

Gase lassen sich leicht komprimieren. Kann unbegrenzt erweitert werden. Sie behalten weder ihre Form noch ihr Volumen. Durch zahlreiche Stöße von Molekülen auf die Gefäßwände entsteht Gasdruck. 5) Die Wechselwirkungskräfte sind sehr klein. 6) Moleküle bewegen sich chaotisch. 10

Sie schrumpfen ein wenig. Behalten Sie ihre Lautstärke bei. Fließend, leicht verformbar. Nehmen Sie die Form eines Gefäßes an. Die Wechselwirkungskräfte sind groß. Moleküle bewegen sich zufällig und sprunghaft. Flüssigkeiten 14

Feststoffe behalten Volumen und Form. Moleküle oder Atome schwingen um bestimmte Gleichgewichtspositionen. Die Wechselwirkungskräfte sind sehr groß. 4) Die meisten Feststoffe haben ein Kristallgitter 18

Gase Flüssigkeiten Feststoffe 200 100 100 200 200 100 300 300 300 19

20 Gase 100 Warum können sich Gase unbegrenzt ausdehnen? Die schwachen Anziehungskräfte der Gasmoleküle sind nicht in der Lage, sie nahe beieinander zu halten

21 Gase 200 Warum lassen sich Gase leicht komprimieren? Der Abstand zwischen Atomen oder Molekülen in Gasen ist um ein Vielfaches größer als die Größe der Moleküle selbst.

22 Gase 300 Was bewirkt, dass am Boden und an den Wänden des Gefäßes Gasdruck entsteht? Durch zahlreiche Stöße von Molekülen auf die Gefäßwände entsteht Gasdruck.

23 Flüssigkeiten 100 Warum ist es fast so schwierig, eine Flüssigkeit zu komprimieren wie einen Feststoff? Flüssige Moleküle liegen direkt nebeneinander. Wenn Sie versuchen, eine Flüssigkeit zu komprimieren, beginnen sich die Moleküle selbst zu verformen

24 Flüssigkeiten 200 In welchen Aggregatzuständen kann Apfelsaft vorliegen? In allen drei: flüssig, fest, gasförmig.

25 Flüssigkeiten 300 Wie nennt man den Übergang eines Stoffes von einer Flüssigkeit in einen Feststoff? Kristallisation

26 Feststoffe 100 Wie nennt man den Übergang eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Zustand? Sublimation

27 Festkörper 200 Sind die Anziehungskräfte zwischen Molekülen in Festkörpern groß oder klein? Sehr groß

28 Festkörper 300 Wie bewegen sich Moleküle in Festkörpern? Sie schwanken um bestimmte Gleichgewichtslagen.

I Option I – 3 II – 2, 5 III – 1 IV – 1 V – 4 II Option I – 1 II – 1, 4, 5 III – 3 IV – 3 V – 4 III Option I – 2 II – 1, 3 , 5 III - 1 IV - 4 V - 4 IV Option I - 3 II - 1, 4 III - 3 IV - 2 V - 4 Antworten auf Test 29

Hausaufgaben § 61, 62 Beantworten Sie die Fragen zu § 62 Füllen Sie die Tabelle aus Aggregatzustand der Materie Abstand zwischen Teilchen Wechselwirkung von Teilchen Natur der Teilchenbewegung Erhaltung von Form und Volumen 30

Ende der Lektion 31

Vorschau:

Der Aufbau gasförmiger, flüssiger und fester Körper. § 61, 62

Ziel der Lektion: Betrachten Sie die Strukturmerkmale und Eigenschaften gasförmiger, flüssiger und fester Körper aus der Sicht der molekularkinetischen Theorie.

Unterrichtsziele:

Pädagogisch

Beitrag zum Wissenserwerb zum Thema „Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper“ leisten;
Bestimmen Sie die Art der Abhängigkeit der Anziehungs- und Abstoßungskräfte vom Abstand zwischen Molekülen;
Lernen Sie, Qualitätsprobleme zu lösen.

Entwicklung

Entwickeln:

Beobachtung, Unabhängigkeit;
logisches Denken
Fähigkeit, theoretisches Wissen in der Praxis anzuwenden;
fördern die Entwicklung von Sprache und Denken

Pädagogisch:

Bildung von Ideen über die Einheit und den Zusammenhang von Naturphänomenen.
Bilden Sie eine positive Einstellung zum Thema

Unterrichtsart:

Unterrichtsformat: kombiniert

Umfassende methodische Unterstützung: Computer, Leinwand, Multimediaprojektor, Präsentation , Kristallproben, Testaufgaben.

Interdisziplinäre Verbindungen:

Chemie
Informatik

Unterrichtsphasen.

Organisationsphase.
Die Phase der Erklärung neuen Materials.
Die Phase der Konsolidierung des abgedeckten Materials.
Prüfen. (Anhang 4)
Hausaufgaben.

Unterrichtsfortschritt

1. Organisationsphase

Lehrer: Hallo. Napoleon I. sagte auch: „Phantasie regiert die Welt.“ Und Demokrit argumentierte: „Nichts existiert außer Atomen.“

Die Phase der Festlegung der Ziele und Zielsetzungen des Unterrichts.

Der russische Dichter Fjodor Iwanowitsch Tjutschew schrieb.

Nicht das, was du denkst, Natur:
Kein Gips, kein seelenloses Gesicht -

Es hat Liebe, es hat Sprache.

Aber mit der Zeit begannen die Menschen zu verstehen, dass das Gesetz an der Spitze von allem steht, was uns umgibt.

Wenn Sie eine Parfümflasche öffnen, dann...;
Wenn Sie Eis erhitzen, dann...;
Wenn Sie zwei Stücke Plastilin fest zusammendrücken, dann...;
Wenn Sie einen Tropfen Öl auf Wasser tropfen, dann...;
Wenn man ein Thermometer in heißes Wasser hält, dann...

Lehrer: Sie haben sich also bei Ihren Antworten von bestimmten zuvor erworbenen Kenntnissen leiten lassen. Täglich beobachten wir eine ganze Reihe von Objekten um uns herum: Tische, Stühle, Bücher, Stifte, Notizbücher, Autos usw. Sagen Sie mir, kommen sie uns nur solide vor oder sind sie es tatsächlich?

Student: Sie scheinen es nur zu sein.

Lehrer: Dann sagen Sie mir, woraus bestehen alle Stoffe?

Student: Hergestellt aus Molekülen oder Atomen

Lehrer: Was denken Sie, sind die Moleküle verschiedener Stoffe gleich oder nicht? Beweisen Sie es.

Student: NEIN. Sie haben unterschiedliche chemische Verbindungen.

Lehrer: Bestehen Eis, Wasser und Wasserdampf aus den gleichen Molekülen oder nicht?

Student: Ja.

Lehrer: Warum?

Student: Denn es ist derselbe Stoff, aber in einer anderen Form

Lehrer: Hier, Leute, kommen wir zum Thema unserer Lektion. Öffnen Sie Ihre Arbeitshefte und notieren Sie das Datum und das Thema unserer Lektion: „Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper“.

Es gibt keine zwei völlig identischen Objekte auf der Welt. Es ist unmöglich, zwei identische Sandkörner in einem Sandberg oder zwei identische Blätter an einem Baum zu finden, aber die Moleküle derselben Substanz sind genau gleich. Wir sind es beispielsweise gewohnt, Wasser in flüssigem Zustand zu sehen. Chemische Formel von Wasser H 2 O. Im gasförmigen Zustand ist es Wasserdampf. (Wie lautet die chemische Formel?). Im festen Zustand handelt es sich um Eis oder Schnee. Immer noch die gleiche chemische Formel - H 2 O.

Dann stellt sich die Frage: Wenn die Moleküle derselben Substanz genau gleich sind, warum kann sich diese Substanz dann in unterschiedlichen Aggregatzuständen befinden?

Das ist die Frage, die Sie und ich heute im Unterricht beantworten müssen.

Es gibt vier Materiezustände:

Solide
Flüssig
Gasförmig
Plasma

Heute werden wir über drei davon sprechen. Machen wir uns zunächst mit dem Konzept des Phasenübergangs vertraut. (Folie 4)

Die Realisierung des Aggregatzustandes eines Stoffes hängt vom Verhältnis der kinetischen und potentiellen Energie der in seiner Zusammensetzung enthaltenen Moleküle ab.

Phase der Erklärung von neuem Material

Was symbolisiert jede Zeichnung? (Verschiedene Aggregatzustände)

Eine Wolke ist ein gasförmiger Zustand einer Substanz, eine Flasche ist ein flüssiger Zustand, ein Würfel ist ein fester Zustand. Wir werden Schritt für Schritt die Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper analysieren. Die Schlussfolgerungen werden wir in Notizbüchern aufschreiben.

GASE (Folien 6 - 10)

FLÜSSIGKEITEN (Folien 11 - 14)

Flüssigkeitsmoleküle liegen fast nahe beieinander, daher verhält sich ein Flüssigkeitsmolekül anders als ein Gasmolekül. Von anderen Molekülen wie in einem „Käfig“ eingespannt, „läuft es an Ort und Stelle“ (oszilliert um die Gleichgewichtsposition und kollidiert mit benachbarten Molekülen). Nur von Zeit zu Zeit macht sie einen „Sprung“ und durchbricht die „Gitterstäbe des Käfigs“, findet sich aber sofort in einer neuen Zelle wieder, die von neuen Nachbarn gebildet wird. Die sesshafte Lebensdauer eines Wassermoleküls, also die Zeit der Schwingungen um eine bestimmte Gleichgewichtslage bei Raumtemperatur, beträgt durchschnittlich 10 -11 Mit. Die Zeit einer Schwingung ist viel kürzer (10).-12 -10 -13 Mit). Mit steigender Temperatur nimmt die Verweilzeit der Moleküle ab.

Wie Sie wissen, sind Flüssigkeiten flüssig, das heißt, sie behalten ihre Form nicht, sondern nehmen die Form eines Gefäßes an.

FESTSTOFFE. (Folien 16 – 18)

Es gibt einen weiteren wichtigen Unterschied zwischen Flüssigkeiten und Feststoffen.

Die Zeichnungen zeigen Kristallgitter aus Speisesalz und Diamant. Die innere Ordnung in der Anordnung der Atome in Kristallen führt zu regelmäßigen äußeren geometrischen Formen.

Es ist also an der Zeit, die zu Beginn der Lektion gestellte Frage zu beantworten: Was bestimmt, dass dieselbe Substanz in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegen kann?

Antworten der Schüler:

4. Die Phase der Konsolidierung des behandelten Materials. Spiel „Welcher Zustand ist das?“

(Folien 19 – 28)

100 Warum können sich Gase unbegrenzt ausdehnen?

Die schwachen Anziehungskräfte der Gasmoleküle sind nicht in der Lage, sie nahe beieinander zu halten

200 Warum lassen sich Gase leicht komprimieren?

Der Abstand zwischen Atomen oder Molekülen in Gasen ist um ein Vielfaches größer als die Größe der Moleküle selbst.

300 Wie entsteht Gasdruck am Boden und an den Wänden des Gefäßes?

Durch zahlreiche Stöße von Molekülen auf die Gefäßwände entsteht Gasdruck.

100 Warum ist es fast so schwierig, eine Flüssigkeit zu komprimieren wie einen Feststoff?

Flüssige Moleküle liegen direkt nebeneinander. Wenn Sie versuchen, eine Flüssigkeit zu komprimieren, beginnen sich die Moleküle selbst zu verformen

200 In welchen Aggregatzuständen kann Apfelsaft existieren?

In allen drei: flüssig, fest, gasförmig.

300 Wie nennt man den Vorgang des Übergangs eines Stoffes von einer Flüssigkeit in einen Feststoff?

Kristallisation

100 Wie nennt man den Vorgang des Übergangs eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Zustand?

Sublimation

200 Sind die Anziehungskräfte zwischen Molekülen in Festkörpern groß oder klein?

Sehr groß

300 Wie bewegen sich Moleküle in Festkörpern?

Schwingen Sie um bestimmte Gleichgewichtspositionen

Die Note „5“ erhält der Schüler, der die meisten Punkte erreicht. Prüfen.

Antworten auf Tests

Option I

Option II

Option III

IV-Option

Prüfen. (Anhang 4)

Fassen wir nun unsere Arbeit in der heutigen Lektion zusammen. Was haben Sie in der Lektion Neues gelernt? Welche Noten haben Sie erhalten?

Fassen wir nun unsere Arbeit in der heutigen Lektion zusammen. Was haben Sie in der Lektion Neues gelernt? Welche Noten haben Sie erhalten?§ 61.62, beantworten Sie die Fragen nach dem Absatz, füllen Sie die Tabelle aus.(Folie 30)

(Folie 38)
Das Universum ist unendlich.
Vielen Dank an uns alle für die Lektion,
Und die Hauptsache ist, dass es für die zukünftige Verwendung verwendet wird!

Thema: Drei Zustände der Materie

Option I

Haben Sie ein bestimmtes Volumen
Nimmt das Volumen des gesamten Gefäßes ein
Nehmen Sie die Form eines Gefäßes an
Sie schrumpfen ein wenig
Leicht zu komprimieren

Wird um das 2-fache erhöht
Wird um das Zweifache verringert
Wird sich nicht ändern

Solide
Flüssig
Es gibt kein solches Gremium

Nur im festen Zustand
Nur im flüssigen Zustand
Nur in gasförmiger Form
In allen drei Staaten

Thema: Drei Zustände der Materie

Option II

Schwer zu quetschen
Leicht zu komprimieren
Keine eigene Form haben

3 3 . Wird sich die Wassermenge ändern?

Wird zunehmen
Wird abnehmen
Wird sich nicht ändern

Flüssig
Solide
Es gibt keine solchen Gremien

Nur im flüssigen Zustand
Nur im festen Zustand
In allen drei Staaten

Thema: Drei Zustände der Materie

Option III

Schwierig, die Form zu ändern
Behält eine konstante Form
Leicht die Form ändern
Schwer zu quetschen

Wird um das 2-fache erhöht
Wird um das Zweifache verringert
Wird sich nicht ändern

Flüssig
Solide

Nur in Flüssigkeit
Nur in festem Zustand
Nur in gasförmiger Form
In allen drei Staaten

Thema: Drei Zustände der Materie

IV-Option

Haben Sie ein bestimmtes Volumen
Nimmt das Volumen des gesamten Gefäßes ein
Nehmen Sie die Form eines Gefäßes an
Sie schrumpfen ein wenig
Leicht zu komprimieren

Wird zunehmen
Wird abnehmen
Wird sich nicht ändern

Flüssig
Solide

In welchem Zustand kann Alkohol sein?

Nur im festen Zustand
Nur im flüssigen Zustand
In allen drei Staaten

Vorschau:

Thema: Drei Zustände der Materie

Option I

Wie sind Moleküle in Festkörpern angeordnet und wie bewegen sie sich?

Moleküle befinden sich in Abständen, die kleiner sind als die Abmessungen der Moleküle selbst, und bewegen sich frei relativ zueinander.
Die Moleküle befinden sich in großen Abständen voneinander (im Vergleich zur Größe der Moleküle) und bewegen sich zufällig.
Moleküle sind in einer strengen Reihenfolge angeordnet und schwingen um bestimmte Gleichgewichtspositionen.

Welche der folgenden Eigenschaften gehören zu Gasen?

Haben Sie ein bestimmtes Volumen
Nimmt das Volumen des gesamten Gefäßes ein
Nehmen Sie die Form eines Gefäßes an
Sie schrumpfen ein wenig
Leicht zu komprimieren

Ändert sich das Volumen eines Gases, wenn es von einem Behälter mit einem Fassungsvermögen von 1 Liter in einen Behälter mit einem Fassungsvermögen von 2 Litern gepumpt wird?

Wird um das 2-fache erhöht
Wird um das Zweifache verringert
Wird sich nicht ändern

Moleküle befinden sich in großen Abständen voneinander (im Verhältnis zur Größe der Moleküle), interagieren schwach miteinander und bewegen sich chaotisch. Was ist das für ein Körper?

Solide
Flüssig
Es gibt kein solches Gremium

In welchem Zustand kann Stahl sein?

Nur im festen Zustand
Nur im flüssigen Zustand
Nur in gasförmiger Form
In allen drei Staaten

Thema: Drei Zustände der Materie

Option II

Wie sind die Moleküle von Flüssigkeiten angeordnet und wie bewegen sie sich?

Moleküle befinden sich in Abständen, die der Größe der Moleküle selbst entsprechen, und bewegen sich frei relativ zueinander.
Die Moleküle befinden sich in großen Abständen (im Vergleich zur Größe der Moleküle) voneinander und bewegen sich zufällig.
Moleküle sind in einer strengen Reihenfolge angeordnet und schwingen um bestimmte Gleichgewichtspositionen.

Welche der folgenden Eigenschaften gehören zu Gasen?

Nehmen Sie den gesamten ihnen zur Verfügung gestellten Raum ein
Schwer zu quetschen
Eine kristalline Struktur haben
Leicht zu komprimieren
Keine eigene Form haben

Ein Becher enthält Wasser mit einem Volumen von 100 cm 3 . Es wird in ein Glas mit einem Fassungsvermögen von 200 cm gegossen 3 . Wird sich die Wassermenge ändern?

Wird zunehmen
Wird abnehmen
Wird sich nicht ändern

Die Moleküle sind dicht gepackt, stark voneinander angezogen, jedes Molekül schwingt um eine bestimmte Position. Was ist das für ein Körper?

Flüssig
Solide
Es gibt keine solchen Gremien

In welchem Zustand kann Wasser sein?

Nur im flüssigen Zustand
Nur im gasförmigen Zustand
Nur im festen Zustand
In allen drei Staaten

Thema: Drei Zustände der Materie

Option III

Wie sind Gasmoleküle angeordnet und wie bewegen sie sich?

Moleküle befinden sich in Abständen, die kleiner sind als die Größe der Moleküle selbst, und bewegen sich frei relativ zueinander.
Die Moleküle befinden sich in Abständen, die um ein Vielfaches größer sind als die Moleküle selbst, und bewegen sich zufällig.
Moleküle sind in einer strengen Reihenfolge angeordnet und schwingen um bestimmte Positionen.

Welche der folgenden Eigenschaften gehören zu Festkörpern?

Schwierig, die Form zu ändern
Nehmen Sie den gesamten ihnen zur Verfügung gestellten Raum ein
Behält eine konstante Form
Leicht die Form ändern
Schwer zu quetschen

Ändert sich das Gasvolumen, wenn es von einer 20-Liter-Flasche in eine 40-Liter-Flasche gepumpt wird?

Wird um das 2-fache erhöht
Wird um das Zweifache verringert
Wird sich nicht ändern

Gibt es einen Stoff, bei dem die Moleküle weit voneinander entfernt sind, sich stark voneinander anziehen und um bestimmte Positionen schwingen?

Flüssig
Solide
Eine solche Substanz existiert nicht

In welchem Zustand kann Quecksilber vorliegen?

Nur in Flüssigkeit
Nur in festem Zustand
Nur in gasförmiger Form
In allen drei Staaten

Thema: Drei Zustände der Materie

IV-Option

Nachfolgend ist das Verhalten von Molekülen in Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen dargestellt. Was haben Flüssigkeiten und Gase gemeinsam?

Die Tatsache, dass die Moleküle in Abständen angeordnet sind, die kleiner sind als die Abmessungen der Moleküle selbst, und sich frei relativ zueinander bewegen
Die Tatsache, dass Moleküle in großen Abständen voneinander angeordnet sind und sich zufällig bewegen
Dass sich die Moleküle zufällig relativ zueinander bewegen
Die Tatsache, dass Moleküle in einer strengen Reihenfolge angeordnet sind und um bestimmte Positionen schwingen

Welche der folgenden Eigenschaften gehören zu Festkörpern?

Haben Sie ein bestimmtes Volumen
Nimmt das Volumen des gesamten Gefäßes ein
Nehmen Sie die Form eines Gefäßes an
Sie schrumpfen ein wenig
Leicht zu komprimieren

Die Flasche enthält Wasser mit einem Volumen von 0,5 Litern. Es wird in einen 1-Liter-Kolben gegossen. Wird sich die Wassermenge ändern?

Wird zunehmen
Wird abnehmen
Wird sich nicht ändern

Die Moleküle sind so angeordnet, dass der Abstand zwischen ihnen kleiner ist als die Größe der Moleküle selbst. Sie fühlen sich stark zueinander hingezogen und ziehen von Ort zu Ort. Was ist das für ein Körper?
Option II

Option III

IV-Option

Der gasförmige Zustand ist der häufigste Zustand der Materie im Universum (interstellare Materie, Nebel, Sterne, Planetenatmosphären usw.). Die chemischen Eigenschaften von Gasen und ihren Gemischen sind sehr vielfältig – von schwach aktiven Inertgasen bis hin zu explosiven Gasgemischen. Zu Gasen gehören manchmal nicht nur Systeme aus Atomen und Molekülen, sondern auch Systeme aus anderen Teilchen – Photonen, Elektronen, Brownsche Teilchen sowie Plasma

Gase können sich unbegrenzt ausdehnen. Sie behalten weder ihre Form noch ihr Volumen bei. Zahlreiche Stöße von Molekülen auf die Gefäßwände erzeugen einen Gasdruck.

Der flüssige Zustand wird üblicherweise als Zwischenzustand zwischen einem Feststoff und einem Gas angesehen: Ein Gas behält weder Volumen noch Form, ein Feststoff hingegen behält beides. Die Form flüssiger Körper kann ganz oder teilweise dadurch bestimmt werden, dass sich ihre Oberfläche wie eine elastische Membran verhält. So kann sich Wasser in Tropfen ansammeln. Aber eine Flüssigkeit kann auch unter ihrer ruhenden Oberfläche fließen, und das bedeutet auch unkonservierte Formen (der inneren Teile eines flüssigen Körpers). Flüssige Moleküle haben zwar keine bestimmte Position, aber gleichzeitig auch keine völlige Bewegungsfreiheit. Es besteht eine Anziehung zwischen ihnen, die stark genug ist, um sie nahe zu halten. Ein Stoff im flüssigen Zustand existiert in einem bestimmten Temperaturbereich, unterhalb dessen er in einen festen Zustand übergeht (Kristallisation erfolgt oder Umwandlung in einen festen amorphen Zustand - Glas), oberhalb dessen er in einen gasförmigen Zustand übergeht (Verdampfung erfolgt). Die Grenzen dieses Intervalls hängen vom Druck ab. In der Regel weist ein Stoff im flüssigen Zustand nur eine Modifikation auf. (Die wichtigsten Ausnahmen sind Quantenflüssigkeiten und Flüssigkristalle.) Daher handelt es sich bei einer Flüssigkeit in den meisten Fällen nicht nur um einen Aggregatzustand, sondern auch um eine thermodynamische Phase (flüssige Phase). Alle Flüssigkeiten werden üblicherweise in reine Flüssigkeiten und Gemische unterteilt. Einige Flüssigkeitsgemische sind für das Leben von großer Bedeutung: Blut, Meerwasser usw. Flüssigkeiten können als Lösungsmittel wirken.

Bildung einer freien Oberfläche und Oberflächenspannung Aufgrund der Volumenerhaltung ist eine Flüssigkeit in der Lage, eine freie Oberfläche auszubilden. Eine solche Oberfläche ist die Grenzfläche zwischen den Phasen eines bestimmten Stoffes: Auf der einen Seite befindet sich eine flüssige Phase, auf der anderen eine gasförmige Phase (Dampf) und möglicherweise andere Gase, beispielsweise Luft. Wenn die flüssige und die gasförmige Phase desselben Stoffes in Kontakt kommen, entstehen Kräfte, die dazu neigen, die Grenzflächenfläche zu verringern – Oberflächenspannungskräfte. Die Grenzfläche verhält sich wie eine elastische Membran, die dazu neigt, sich zusammenzuziehen. Die Oberflächenspannung kann durch die Anziehung zwischen Flüssigkeitsmolekülen erklärt werden. Jedes Molekül zieht andere Moleküle an und neigt dazu, sich mit ihnen zu „umgeben“, was bedeutet, die Oberfläche zu verlassen. Dementsprechend nimmt die Oberfläche tendenziell ab. Deshalb neigen Seifenblasen und Seifenblasen beim Sieden dazu, eine Kugelform anzunehmen: Bei einem gegebenen Volumen hat eine Kugel die minimale Oberfläche. Wenn auf eine Flüssigkeit nur Oberflächenspannungskräfte wirken, nimmt sie zwangsläufig eine Kugelform an – zum Beispiel Wassertropfen in der Schwerelosigkeit. Kleine Objekte mit einer größeren Dichte als die Flüssigkeit können auf der Flüssigkeitsoberfläche „schwimmen“, da die Schwerkraft geringer ist als die Kraft, die die Vergrößerung der Oberfläche verhindert.

Unter Verdampfung versteht man den allmählichen Übergang eines Stoffes von der flüssigen in die gasförmige Phase (Dampf). Bei der thermischen Bewegung verlassen einige Moleküle die Flüssigkeit durch deren Oberfläche und werden zu Dampf. Gleichzeitig gelangen einige Moleküle vom Dampf in die Flüssigkeit zurück. Wenn mehr Moleküle eine Flüssigkeit verlassen als hineinkommen, kommt es zur Verdunstung. Kondensation ist ein umgekehrter Prozess, der Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen Zustand. In diesem Fall gelangen mehr Moleküle aus dem Dampf in die Flüssigkeit als aus der Flüssigkeit in den Dampf. Sieden ist der Prozess der Verdampfung innerhalb einer Flüssigkeit. Bei ausreichend hoher Temperatur wird der Dampfdruck höher als der Druck im Inneren der Flüssigkeit und es beginnen sich dort Dampfblasen zu bilden, die (unter den Bedingungen der Schwerkraft) nach oben schweben. Benetzung ist ein Oberflächenphänomen, das auftritt, wenn eine Flüssigkeit in Gegenwart von Dampf mit einer festen Oberfläche in Kontakt kommt, also an den Grenzflächen dreier Phasen. Unter Mischbarkeit versteht man die Fähigkeit von Flüssigkeiten, sich ineinander aufzulösen. Ein Beispiel für mischbare Flüssigkeiten: Wasser und Ethylalkohol, ein Beispiel für nicht mischbare Flüssigkeiten: Wasser und flüssiges Öl. Der Übergang von Flüssigkeiten von einem Zustand in einen anderen

Feststoffe Ein Feststoff ist einer der vier Aggregatzustände der Materie und unterscheidet sich von anderen Aggregatzuständen (Flüssigkeiten, Gase, Plasma) durch die Stabilität seiner Form und die Art der thermischen Bewegung von Atomen, die kleine Schwingungen um Gleichgewichtspositionen ausführen.

MBOU „Muzhevskaya-Sekundarschule, benannt nach. N.V.Archangelsky"

Lektionszusammenfassung öffnen

zum Thema:

„Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper“ in der 10. Klasse.

Die Arbeit wurde von einem Physiklehrer durchgeführt

Loschakov Wjatscheslaw Viktorowitsch

Studienjahr 2014-2015

Lektion „Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper“

Ziel der Lektion: Erläutern Sie die Strukturmerkmale anhand von MCTKörper in verschiedenen Staaten, erweitern Sie Ihren HorizontStudierende zu diesem Thema zeigen den untrennbaren Zusammenhang des untersuchten MaterialsChemie, Mathematik,die Entwicklung des Interesses am Thema fördern,Aufmerksamkeit, harte Arbeit und Verlangen entwickelnKenntnis der umgebenden Welt.

Unterrichtsziele:

Pädagogisch:

Beitrag zum Wissenserwerb zum Thema „Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper“ leisten;

Bestimmen Sie die Art der Abhängigkeit der Anziehungs- und Abstoßungskräfte vom Abstand zwischen Molekülen;

Lernen Sie, Qualitätsprobleme zu lösen.

Pädagogisch:

Entwickeln:

Beobachtung, Unabhängigkeit;

logisches Denken

Fähigkeit, theoretisches Wissen in der Praxis anzuwenden;

fördern die Entwicklung von Sprache und Denken

Pädagogisch:

Bildung von Ideen über die Einheit und den Zusammenhang von Naturphänomenen.

Bilden Sie eine positive Einstellung zum Thema

Unterrichtsart: Eine Lektion im Erlernen neuer Materialien.

Unterrichtsformat: kombiniert

Ausrüstung und Materialien: , Computer, Leinwand, Multimediaprojektor,Demonstrationsmaterial: ein Stück Eis, verschiedene FlaschenFormen mit Wasser, Wasserkocher mit heißem Wasser, Plastikflasche mit Wasser, Fläschchen in verschiedenen Formen, Spritze, Modelle von Kristallgittern, verschieden Materialien (Stahl, Gusseisen, Kupfer, Aluminium,Kunststoffe, Harze, Sonnenblumenöl usw.), Luftballons, Pumpe.

Unterrichtsfortschritt
Lehrer: Hallo. Im Jahr 1836 schrieb der russische Dichter Fjodor Iwanowitsch Tjutschew solch herzliche Zeilen(Folie 1)

Nicht das, was du denkst, Natur:
Kein Gips, kein seelenloses Gesicht -
Sie hat eine Seele, sie hat Freiheit,
Es hat Liebe, es hat Sprache.

2) Festlegung von Zielen und Vorgaben für den Unterricht.

Atome und Moleküle können angeordnet werden im Weltraum in bizarrster Reihenfolge verschiedene Stoffe zusammenzusetzen, die unter dem Einfluss äußerer Bedingungen (Temperatur, Druck) in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegen können. (Folie2)

Lehrer: Wer wird diese Staaten benennen?

Antwort: fest, flüssig, gasförmig.

Lehrer: richtig, und es gibt noch einen weiteren, vierten Zustand der Materie – Plasma, aber darüber werden wir in anderen Lektionen sprechen.

Heute betrachten wir den Aufbau gasförmiger, flüssiger und fester Körper. Öffnen Sie Ihre Notizbücher und notieren Sie das Thema der Lektion:

“Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper.“(Folie 3)

Auf Ihren Schreibtischen liegt eine Beispieltabelle, zeichnen Sie diese in Ihr Heft ein, wir füllen sie im Laufe des Unterrichts aus. (Folie 4)

Zustand

Substanzen

Distanz

Partikel

Bewegung

Interaktion

Eigenschaften

gasförmig

Betrachten Sie als Beispiel die häufigste Substanz auf der Erde – Wasser. (Folie 5)

Wie lautet die chemische Formel für Wasser?

Student: H 2 O.

Lehrer: richtig, N 2 O – ein Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatome.

Wir wissen, dass Wasser unterschiedlich sein kann: fest – Eis (zeigt ein Stück Eis), flüssig – Wasser in einem Glas, gasförmig - Dampf (gießt heißes Wasser aus dem Wasserkocher).

(Folie 5)

Unterscheiden sich Eis- und Dampfmoleküle von Wassermolekülen?

Student: NEIN.

Dampf- und Eismoleküle bestehen ebenfalls aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen (Folie 6).

Lehrer: Fragen wir uns: Warum ist der Stoff im einen Fall gasförmig, im anderen Fall flüssig und im dritten Fall fest?

3) Phase der Erläuterung des neuen Materials

Die molekularkinetische Theorie ermöglicht es uns, die Antwort auf diese Frage zu finden.

Erinnern wir uns an die wichtigsten Bestimmungen der IKT, die wurden zuerst vom großen russischen Wissenschaftler M.V. formuliert.

Student :
Lehrer:

Da die Zusammensetzung von Wasser, Eis und Dampf gleich ist, hängt der Zustand der Substanz natürlich davon ab, wie sich die Partikel bewegen und wie sie miteinander interagieren.

Wenn Sie sich die Struktur von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen ganz allgemein vorstellen, können Sie das folgende Bild zeichnen (zeigt eine Tabelle mit Dampf-, Wasser- und Eismolekülen).

Lehrer: Was lässt sich über die relative Position der Teilchen in diesen drei Zuständen sagen?

Student : *In Gasen sind die Partikel weit voneinander entfernt und zufällig angeordnet. *In Flüssigkeiten liegen die Teilchen nahezu dicht beieinander, es gibt keine Ordnung in der Anordnung.

*In Festkörpern sind Moleküle dicht beieinander und in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet.

Lehrer: Rechts. In Gasen ist der Abstand zwischen den Teilchen im Durchschnitt um ein Vielfaches größer als die Größe der Teilchen selbst. Das Komprimieren von Luft beweist die Existenz großer Abstände zwischen Molekülen.

Die schnelle Ausbreitung von Gerüchen beweist, dass sich Gasmoleküle zufällig mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Gasteilchen rasen wie Läufer – Sprinter – schnell durch den Weltraum

Teilchen kollidieren miteinander und zerstreuen sich wie Billardkugeln in verschiedene Richtungen. Schwache Anziehungskräfte in Gasen sind nicht in der Lage, Teilchen nahe beieinander zu halten. Daher können sich Gase unbegrenzt ausdehnen.

Ich möchte Sie daran erinnern, dass ein sich bewegender Körper kinetische Energie hat „E k " Die Wechselwirkungsenergie wird Potential „E“ genannt N."

Fazit: Ein Stoff befindet sich in einem gasförmigen Zustand, wenn die Bewegungsenergie um ein Vielfaches größer ist als die Wechselwirkungsenergie.

Lehrer: in der Tabelle in einer Zeile ausgefüllt

Zustand

Substanzen

Struktur

Bewegung

Interaktion

Eigenschaften

gasförmig

l>>r 0 .

ungeordnet

chaotisch,

Elastischer Stoß

F-Wechselwirkungen sind gering

Leicht komprimiert.

Unbegrenzte Erweiterung.

Behält weder Form noch Volumen

l ≈ r 0 .

Auftrag schließen

Oszillierend mit Sprüngen,

Anziehung und Abstoßung aus der Ferne,

F-Wechselwirkungen sind ziemlich groß

Schlechte Komprimierung. Lautstärke beibehalten

Fließend, leicht formbar

l ≈ r 0

Fernordnung (Kristallgitter)

Schwankt um OPR

Anziehung und Abstoßung

F-Wechselwirkungen sind groß

Behalten Sie Volumen und Form bei

Schlechte Komprimierung

Schlechte Dehnung

Lehrer: Schreiben Sie es in Ihr Notizbuch (FOLIE 7)
(Die Schüler schreiben in ihre Notizbücher.)

Lehrer: Kommen wir zu den Flüssigkeiten.

Student : *In Flüssigkeiten liegen die Teilchen nahezu dicht beieinander, es gibt keine Ordnung in der Anordnung.

Lehrer: Absolut richtig.

Flüssige Moleküle liegen direkt nebeneinander . l ≈ r 0 . Dies erklärt die geringe Kompressibilität von Flüssigkeiten. Beim Versuch, das Flüssigkeitsvolumen zu verändern (selbst um einen kleinen Betrag), werden die Abstoßungskräfte sehr groß.

Durch andere Moleküle eingeklemmt, scheinen sie „an Ort und Stelle zu laufen“ (sie schwingen um die Gleichgewichtsposition und kollidieren mit benachbarten Molekülen). Nur von Zeit zu Zeit macht ein Molekül einen „Sprung“, landet aber sofort in einem neuen „Käfig“, der durch neue Nachbarn gebildet wird. Es gibt keine freie Bewegung der Teilchen; es findet immer eine Wechselwirkung mit mehreren benachbarten Teilchen gleichzeitig statt. Die potentielle Energie der Wechselwirkung ist größer als die kinetische Energie der Bewegung.

Die Natur der molekularen Bewegung in Flüssigkeiten, die erstmals vom sowjetischen Physiker Jakow Iljitsch Frenkel festgestellt wurde (Porträt des Wissenschaftlers auf Seite 158 des Lehrbuchs), ermöglicht es uns, die grundlegenden Eigenschaften von Flüssigkeiten zu verstehen.

Lehrer: Wir schreiben die wichtigsten Schlussfolgerungen zu Flüssigkeiten auf (Folie 9)
Lehrer: Feststoffe.

Student : *In Festkörpern sind Moleküle dicht beieinander und in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet.

Lehrer: Ja. l ≈ r 0 . Atome oder Moleküle von Festkörpern schwingen im Gegensatz zu Atomen oder Molekülen von Flüssigkeiten immer um bestimmte Gleichgewichtspositionen. Dies wird durch die Wechselwirkung von Teilchen erklärt. Jedes Teilchen wird von einer größeren Anzahl von Teilchen beeinflusst als bei einer Flüssigkeit; seine Position ist stabiler, da eine Fernordnung entsteht. Kombiniert man diese Positionen, erhält man ein räumliches Gitter, man nennt es kristallin.

Auf Seite 159 des Lehrbuchs, Abb. Die Abbildungen 8.9 und 8.10 zeigen die Kristallgitter von Speisesalz und Diamant. (Folie 10)

Die innere Ordnung in der Anordnung der Atome in Kristallen führt zu regelmäßigen äußeren geometrischen Formen. Feststoffe behalten nicht nur ihr Volumen, sondern auch ihre Form.

Es gibt Anziehung und Abstoßung von Teilchen, die potentielle Wechselwirkungsenergie der Teilchen ist viel größer als ihre kinetische Energie (größer als die von Flüssigkeiten).

Diamant und Graphit sind Atome desselben Elements Kohlenstoff, jedoch in unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet und mit unterschiedlichen Kristallgittern.

Diamant ist das härteste Mineral und der König aller Steine. Es ist stärker als alle Substanzen der Welt, es ist das Licht der Sonne, in der Erde verdichtet und mit der Zeit abgekühlt. Es spielt mit allen Farben, bleibt aber selbst transparent, wie ein Wassertropfen. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Härte spielt Diamant eine große Rolle in der Technologie. Diamantsägen werden zum Schneiden von Steinen und Diamantbohrer zur Mineralienexploration verwendet. Durch Beim Zeichnen von Diamanten zeichnen Sie Fäden aus Fallschirmstoff und verwenden Diamanten, um dünnen Draht aus hartem Material herzustellen Metalle

Natürlicher Diamant ist selten und wird daher gewonnen künstlich.

Graphit ist völlig anders als Diamant. Graphithärte so unbedeutend, dass es leicht Spuren auf dem Papier hinterlässt. AusDaraus werden Bleistiftminen hergestellt.

Entwicklung des Problems der Synthese von Diamant aus Graphit Forscher entdeckten sehr ähnliches MaterialStruktur mit Graphit – Bornitrit – und bekamdiamantähnliches Material Bornitrit (Borazon). Es stellte sich heraus, dass er es warnoch härter als Diamant und thermisch beständiger (Diamant brennt).bei einer Temperatur von 627°C und Borazon – bei 2000°C). Borazonhat in der Technik breite Anwendung gefunden. So hat die Wissenschaft dazu geführtneues Material schaffen.

Wir schreiben in ein Notizbuch:

(Folie 11)
Lehrer: Es ist an der Zeit, die zu Beginn der Lektion gestellte Frage zu beantworten: Was bestimmt, dass derselbe Stoff in verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen kann?

Antworten der Schüler: Vom Abstand zwischen den Teilchen, von den Wechselwirkungskräften, also davon, wie sich die Moleküle befinden, wie sie sich bewegen und wie sie miteinander interagieren. (Folie14)

4) Die Phase der Konsolidierung des behandelten Materials. Spiel „Welcher Zustand ist das?“

(FOLIEN 12-30)

Die Note „5“ erhält der Schüler, der die meisten Punkte erreicht.

Der Lehrer trägt die Noten in das Tagebuch ein. 5) Hausaufgabe: § 60, beantworten Sie die Fragen nach dem Absatz

(Folie 32)

6) Fazit : Lehrer
Sie können Rätsel für immer lösen.
Das Universum ist unendlich.
Vielen Dank an uns alle für die Lektion,

Und die Hauptsache ist, dass es für die zukünftige Verwendung verwendet wird!

7) Zusammenfassung der Lektion.

Student: Kenntnisse über die Struktur der Materie sind notwendig, um alle physikalischen Phänomene in der Natur zu verstehen.

Präsentation zum Thema: Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper

Vortrag zum Thema: Struktur gasförmiger, flüssiger und fester Körper

Folie Nr. 1

Folienbeschreibung:

Folie Nr. 2

Folienbeschreibung:

Folie Nr. 3

Folienbeschreibung:
Gase Gas (gasförmiger Zustand) (vom niederländischen Gas) ist ein Aggregatzustand eines Stoffes, der durch sehr schwache Bindungen zwischen seinen konstituierenden Teilchen (Moleküle, Atome oder Ionen) sowie deren hohe Mobilität gekennzeichnet ist. Gasteilchen bewegen sich in den Intervallen zwischen Kollisionen nahezu frei und chaotisch, wobei sich die Art ihrer Bewegung stark ändert. Der gasförmige Zustand eines Stoffes unter Bedingungen, unter denen die Existenz einer stabilen flüssigen oder festen Phase desselben Stoffes möglich ist, wird üblicherweise als Dampf bezeichnet. Gase sind wie Flüssigkeiten flüssig und widerstehen Verformungen. Im Gegensatz zu Flüssigkeiten haben Gase kein festes Volumen und bilden keine freie Oberfläche, sondern füllen tendenziell das gesamte verfügbare Volumen (z. B. ein Gefäß) aus.

Folie Nr. 4

Folienbeschreibung:
Der gasförmige Zustand ist der häufigste Zustand der Materie im Universum (interstellare Materie, Nebel, Sterne, Planetenatmosphären usw.). Die chemischen Eigenschaften von Gasen und ihren Gemischen sind sehr vielfältig – von schwach aktiven Inertgasen bis hin zu explosiven Gasgemischen. Zu Gasen gehören manchmal nicht nur Systeme aus Atomen und Molekülen, sondern auch Systeme aus anderen Teilchen – Photonen, Elektronen, Brownsche Teilchen sowie Plasma

Folie Nr. 5

Folienbeschreibung:

Folie Nr. 6

Folienbeschreibung:
Flüssigkeit Flüssigkeit ist einer der Aggregatzustände der Materie. Die Haupteigenschaft einer Flüssigkeit, die sie von anderen Aggregatzuständen unterscheidet, ist die Fähigkeit, unter dem Einfluss tangentialer mechanischer Spannungen, auch beliebig kleiner, ihre Form unbegrenzt zu ändern und dabei ihr Volumen praktisch beizubehalten.

Folie Nr. 7

Folienbeschreibung:
Flüssigkeit ist ein physischer Körper, der zwei Eigenschaften hat: Er ist flüssig, wodurch er keine Form hat und die Form des Gefäßes annimmt, in dem er sich befindet. Bei Änderungen des Drucks und der Temperatur ändert es seine Form und sein Volumen kaum und ähnelt einem festen Körper.

Folie Nr. 8

Folienbeschreibung:
Der flüssige Zustand wird üblicherweise als Zwischenzustand zwischen einem Feststoff und einem Gas angesehen: Ein Gas behält weder Volumen noch Form, ein Feststoff hingegen behält beides. Die Form flüssiger Körper kann ganz oder teilweise dadurch bestimmt werden, dass sich ihre Oberfläche wie eine elastische Membran verhält. So kann sich Wasser in Tropfen ansammeln. Aber eine Flüssigkeit kann auch unter ihrer ruhenden Oberfläche fließen, und das bedeutet auch unkonservierte Formen (der inneren Teile eines flüssigen Körpers). Flüssige Moleküle haben zwar keine bestimmte Position, aber gleichzeitig auch keine völlige Bewegungsfreiheit. Es besteht eine Anziehung zwischen ihnen, die stark genug ist, um sie nahe zu halten. Ein Stoff im flüssigen Zustand existiert in einem bestimmten Temperaturbereich, unterhalb dessen er in einen festen Zustand übergeht (Kristallisation erfolgt oder Umwandlung in einen festen amorphen Zustand - Glas), oberhalb dessen er in einen gasförmigen Zustand übergeht (Verdampfung erfolgt). Die Grenzen dieses Intervalls hängen vom Druck ab. In der Regel weist ein Stoff im flüssigen Zustand nur eine Modifikation auf. (Die wichtigsten Ausnahmen sind Quantenflüssigkeiten und Flüssigkristalle.) Daher handelt es sich bei einer Flüssigkeit in den meisten Fällen nicht nur um einen Aggregatzustand, sondern auch um eine thermodynamische Phase (flüssige Phase). Alle Flüssigkeiten werden üblicherweise in reine Flüssigkeiten und Gemische unterteilt. Einige Flüssigkeitsgemische sind für das Leben von großer Bedeutung: Blut, Meerwasser usw. Flüssigkeiten können als Lösungsmittel wirken.

Folie Nr. 9

Folienbeschreibung:
Bildung einer freien Oberfläche und Oberflächenspannung Aufgrund der Volumenerhaltung ist eine Flüssigkeit in der Lage, eine freie Oberfläche auszubilden. Eine solche Oberfläche ist die Grenzfläche zwischen den Phasen eines bestimmten Stoffes: Auf der einen Seite befindet sich eine flüssige Phase, auf der anderen eine gasförmige Phase (Dampf) und möglicherweise andere Gase, beispielsweise Luft. Wenn die flüssige und die gasförmige Phase desselben Stoffes in Kontakt kommen, entstehen Kräfte, die dazu neigen, die Grenzflächenfläche zu verringern – Oberflächenspannungskräfte. Die Grenzfläche verhält sich wie eine elastische Membran, die dazu neigt, sich zusammenzuziehen. Die Oberflächenspannung kann durch die Anziehung zwischen Flüssigkeitsmolekülen erklärt werden. Jedes Molekül zieht andere Moleküle an und neigt dazu, sich mit ihnen zu „umgeben“, was bedeutet, die Oberfläche zu verlassen. Dementsprechend nimmt die Oberfläche tendenziell ab. Deshalb neigen Seifenblasen und Seifenblasen beim Sieden dazu, eine Kugelform anzunehmen: Bei einem gegebenen Volumen hat eine Kugel die minimale Oberfläche. Wenn auf eine Flüssigkeit nur Oberflächenspannungskräfte wirken, nimmt sie zwangsläufig eine Kugelform an – zum Beispiel Wassertropfen in der Schwerelosigkeit. Kleine Objekte mit einer größeren Dichte als die Flüssigkeit können auf der Flüssigkeitsoberfläche „schwimmen“, da die Schwerkraft geringer ist als die Kraft, die die Vergrößerung der Oberfläche verhindert.

Folie Nr. 10

Folienbeschreibung:
Der Übergang von Flüssigkeiten von einem Zustand in einen anderen. Verdampfung ist der allmähliche Übergang eines Stoffes von der flüssigen in die gasförmige Phase (Dampf). Bei der thermischen Bewegung verlassen einige Moleküle die Flüssigkeit durch deren Oberfläche und werden zu Dampf. Gleichzeitig gelangen einige Moleküle vom Dampf in die Flüssigkeit zurück. Wenn mehr Moleküle eine Flüssigkeit verlassen als hineinkommen, kommt es zur Verdunstung. Kondensation ist ein umgekehrter Prozess, der Übergang eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen Zustand. In diesem Fall gelangen mehr Moleküle aus dem Dampf in die Flüssigkeit als aus der Flüssigkeit in den Dampf. Sieden ist der Prozess der Verdampfung innerhalb einer Flüssigkeit. Bei ausreichend hoher Temperatur wird der Dampfdruck höher als der Druck im Inneren der Flüssigkeit und es beginnen sich dort Dampfblasen zu bilden, die (unter den Bedingungen der Schwerkraft) nach oben schweben. Benetzung ist ein Oberflächenphänomen, das auftritt, wenn eine Flüssigkeit in Gegenwart von Dampf mit einer festen Oberfläche in Kontakt kommt, also an den Grenzflächen dreier Phasen. Unter Mischbarkeit versteht man die Fähigkeit von Flüssigkeiten, sich ineinander aufzulösen. Ein Beispiel für mischbare Flüssigkeiten: Wasser und Ethylalkohol, ein Beispiel für nicht mischbare Flüssigkeiten: Wasser und flüssiges Öl.

Die molekularkinetische Theorie ermöglicht es zu verstehen, warum ein Stoff in einem gasförmigen, flüssigen und festen Zustand vorliegen kann. Wenn Sie versuchen, sich die Struktur ganz allgemein vorzustellen ...

Nachdem wir die Eigenschaften und Struktur fester, flüssiger und amorpher Körper untersucht haben, die durch Fern- oder Nahordnung in der Anordnung der Partikel gekennzeichnet sind, betrachten wir nun die Eigenschaften und Struktur gasförmiger Körper. Gase zeichnen sich durch eine völlige Unordnung in der Anordnung und Bewegung der Teilchen aus. Wie Physiker sagen, sind in allen Gasen ihre Teilchen lokalisiert und bewegen sich chaotisch(griechisch „Chaos“ – Unordnung).

Sie kennen viele Gase: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf, Quecksilberdampf, Stickstoff, Ozon, Chlor, Luft (als Gasgemisch). Sie sind alle sehr unterschiedlich. Wasserstoff ist leicht und Kohlendioxid ist schwer; Stickstoff riecht nicht, aber Ozon „sticht“ in der Nase; Wasserdampf ist harmlos, Quecksilberdampf jedoch giftig; Luft ist farblos und Chlor ist gelbgrün. Diese Eigenschaften von Gasen sind unterschiedlich, sie haben aber auch Gemeinsamkeiten.

Erstens, Alle Gase sind sehr komprimierbar. Sie können 100-mal oder mehr komprimiert werden. Zweitens, alle Gase gehorchen dem Gesetz von Pascal, Sie übertragen den auf sie ausgeübten Druck auf andere Teile des Gefäßes. Drittens, im Gegensatz zu Flüssigkeiten, Gase üben immer Druck aus, auch in der Schwerelosigkeit. Wie lassen sich diese gemeinsamen Eigenschaften aller Gase erklären? Die molekularkinetische Theorie beantwortet diese Frage.

Die Struktur gasförmiger Körper. Bei normale Bedingungen Die Abstände zwischen Gasteilchen sind um ein Vielfaches größer als die Größe der Teilchen selbst, und die kinetische Energie ihrer Bewegung ist (in absoluten Werten) viel größer als die potentielle Energie ihrer Anziehung zueinander und/oder zur Erde. Deshalb Gasteilchen fliegen nahezu frei, kollidieren miteinander und „bombardieren“ die Wände des Gefäßes, in dem sie sich befinden.

Das ist die Erklärung Gasdruck. Dies gilt auch unter Bedingungen der Schwerelosigkeit, wo der Druck von Gasen im Gegensatz zum Druck von Festkörpern und Flüssigkeiten aufrechterhalten wird.

Beachten Sie, dass Der Flüssigkeitsdruck hat einen ganz anderen Ursprung: Die darüber liegenden Flüssigkeitsschichten drücken mit ihrem Gewicht die darunter liegenden Schichten nach unten (daher steigt der Druck, wenn sie zum Boden des Gefäßes absinken). In jeder Schicht wird durch häufige Kollisionen von Partikeln Druck in alle Richtungen übertragen, auch auf die Gefäßwände. Daher ist unter Bedingungen der Schwerelosigkeit (wo die Flüssigkeit und ihre einzelnen Schichten kein Gewicht haben) der Druck der Flüssigkeit auf den Boden und die Wände des Gefäßes Null.

Dieser wichtige Unterschied in der Entstehung des Gasdrucks vom Flüssigkeitsdruck wird durch die Erfahrung bestätigt. Die Abbildung zeigt zwei Gefäße: das linke mit Flüssigkeit und das rechte mit Gas. Die Gefäße sind mit Manometern ausgestattet: am Boden, im Mittelteil und am Hals. Schauen Sie mal: Die Manometer eines Behälters mit Gas zeigen den gleichen Druck an, während die eines Behälters mit Flüssigkeit mit sinkendem Wert steigende Werte anzeigen. Der Grund dafür ist der unterschiedliche „Mechanismus“ der Druckentstehung in Flüssigkeiten und Gasen.

Lassen Sie es uns jetzt erklären die Eigenschaft von Gasen, sich leicht komprimieren zu lassen und dem Gesetz von Pascal zu gehorchen. Schauen wir uns die Zeichnung an. Indem wir den Kolben bewegen, verdichten wir die Position der Partikel in seiner Nähe. Bald werden sich diese Partikel jedoch über das gesamte Volumen des Gefäßes verteilen, wodurch das Gas dichter wird und der „Bombardement“ seiner Partikel auf die Gefäßwände intensiver wird. Das heißt, das Gas überträgt den auf es ausgeübten Kolbendruck in alle Richtungen.

Erinnern wir uns daran Wenn die Temperatur eines Gases steigt, steigt sein Druck(siehe § 4-d). MKT erklärt diese Tatsache leicht. Ein Temperaturanstieg führt zu einer Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit von Gaspartikeln, sodass der „Bombardement“ von Partikeln auf die Gefäßwände zunimmt, was zu einem Anstieg des Gasdrucks führt.

Die molekularkinetische Theorie ermöglicht es zu verstehen, warum ein Stoff in verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen kann: gasförmig, flüssig und fest.
Die äußeren Unterscheidungsmerkmale dieser Zustände sind Kompressibilität (Volumenänderung) und Fluidität (Formbeibehaltung).
Aus Sicht der molekularkinetischen Theorie unterscheiden sich Aggregatzustände im Wert des durchschnittlichen Abstands zwischen Molekülen und in der Art der Bewegung der Moleküle relativ zueinander.
Durch Erhöhen der Temperatur eines Gases bei einem festen Druck ist es möglich, ein teilweise und dann vollständig ionisiertes Plasma zu erhalten, das oft als vierter Aggregatzustand angesehen wird. Mit zunehmendem Druck kann Materie in den fünften – Neutronen – Zustand übergehen, der in der Natur in Form von Neutronensternen realisiert ist.
Basierend auf MCT werden wir die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der thermischen Bewegung von Partikeln aus Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen betrachten.
Gase sind Körper, in denen sich Moleküle in den Intervallen zwischen Kollisionen nahezu frei und chaotisch bewegen, wobei sich die Art ihrer Bewegung dramatisch ändert. Laut MCT befinden sich Gasmoleküle in Abständen voneinander, die um ein Vielfaches größer sind als die Größe der Moleküle selbst. In diesem Fall sind die Anziehungskräfte bereits gering, daher können sich Gasmoleküle bei chaotischer Bewegung in jede beliebige Entfernung bewegen. Gas nimmt das Volumen eines Behälters beliebiger Größe ein. Es kann unter dem Einfluss äußerer Kräfte erheblich komprimiert werden.
Beispielsweise kann das Volumen eines Gefäßes zehntausende Male größer sein als das Volumen der darin befindlichen Moleküle.
Gase lassen sich leicht komprimieren, wenn der durchschnittliche Abstand zwischen den Molekülen abnimmt, die Form des Moleküls sich jedoch nicht ändert. Moleküle, die sich mit enormer Geschwindigkeit im Weltraum bewegen – Hunderte von Metern pro Sekunde – kollidieren und prallen dann wie Billardkugeln in verschiedene Richtungen voneinander ab. Die schwachen Anziehungskräfte der Gasmoleküle sind nicht in der Lage, sie nahe beieinander zu halten.
Daher können sich Gase unbegrenzt ausdehnen. Sie behalten weder Form noch Volumen.
Durch zahlreiche Stöße von Molekülen auf die Gefäßwände entsteht Gasdruck. Ein Beispiel hierfür wäre ein Ballon. Es kann nicht einseitig aufgeblasen werden. Das Gas bzw. die Luft in der Kugel verteilt sich im gesamten Volumen.
Wie kann man die Konzentration der Moleküle im Inneren der Kugel beurteilen? Je mehr Gas sich im Ball befindet, desto dichter ist er aufgeblasen, d. h. wird elastischer.
Flüssigkeiten sind Körper, die aus Substanzen in einem Zustand bestehen, in dem die Form des Körpers unter dem Einfluss der Schwerkraft oder einer geringen Belastung nicht erhalten bleibt. Allerdings lässt sich Flüssigkeit selbst unter erheblichen Kräften nur schwer komprimieren.
Flüssige Moleküle bilden keine konstante räumliche Struktur; Sie befinden sich in Abständen voneinander, die mit der Größe der Moleküle selbst vergleichbar sind, fast nahe beieinander, sodass sich ein Flüssigkeitsmolekül anders verhält als ein Gasmolekül. Die Art der Bewegung dieser Moleküle ist eine Reihe von Schwingungen relativ zur Gleichgewichtslage als Folge von Kollisionen mit benachbarten Molekülen, d.h. vorübergehende Sitzposition, abwechselnd mit Sprüngen in eine neue Sitzposition.
In Flüssigkeiten herrscht die sogenannte Nahordnung, d. h. die geordnete Anordnung der Moleküle bleibt über Entfernungen von mehreren Moleküldurchmessern erhalten. Das Molekül schwingt um seine Gleichgewichtslage: Hier ist die Abstoßungskraft gleich der Anziehungskraft, d. h. die gesamte Wechselwirkungskraft des Moleküls ist Null. Die Zeit des sesshaften Lebens eines Wassermoleküls: Die Zeit seiner Schwingungen um eine bestimmte Gleichgewichtsposition bei Raumtemperatur beträgt durchschnittlich 10-11 s. Die Zeit einer Schwingung beträgt deutlich weniger als 10-12-10-13 s. Mit steigender Temperatur nimmt die Verweilzeit der Moleküle ab.
Die Natur der molekularen Bewegung in Flüssigkeiten wurde erstmals vom sowjetischen Physiker Jakow Iljitsch Frenkel festgestellt. Die Ergebnisse seiner Arbeit ermöglichen es uns, die grundlegenden Eigenschaften von Flüssigkeiten zu verstehen.
Flüssige Moleküle liegen direkt nebeneinander. Mit abnehmendem Volumen werden die Abstoßungskräfte sehr groß. Dies erklärt die geringe Kompressibilität von Flüssigkeiten.
Flüssigkeiten sind flüssig, das heißt, sie behalten ihre Form nicht, da die äußere Kraft die Anzahl der Molekülsprünge pro Sekunde nicht merklich verändert. Aber Sprünge von Molekülen von einer stationären Position zur anderen erfolgen überwiegend in der Wirkungsrichtung der äußeren Kraft. Aus diesem Grund fließt die Flüssigkeit und nimmt die Form des Behälters an.
Ein Feststoff ist ein Aggregatzustand eines Stoffes, der durch Formstabilität unter erheblichen Belastungen (vergleichbar mit der Wirkung der Schwerkraft) und thermische Bewegung von Atomen in Form kleiner Schwingungen um Gleichgewichtslagen (daher das Auftreten von Verformungen nur bei großen) gekennzeichnet ist äußere Kräfte). Darüber hinaus ist der Abstand zwischen den Molekülen vergleichbar mit der Größe der Moleküle selbst, und wenn sie komprimiert werden, entstehen zwischen ihnen abstoßende Kräfte (daher die Inkompressibilität von Festkörpern).
Atome oder Moleküle von Festkörpern schwingen im Gegensatz zu Atomen und Molekülen von Flüssigkeiten um bestimmte Gleichgewichtspositionen. Aus diesem Grund behalten Feststoffe nicht nur ihr Volumen, sondern auch ihre Form. Die potentielle Energie der Wechselwirkung zwischen Molekülen eines Festkörpers ist deutlich größer als ihre kinetische Energie.
Es gibt einen weiteren wichtigen Unterschied zwischen Flüssigkeiten und Feststoffen. Eine Flüssigkeit kann mit einer Menschenmenge verglichen werden, in der sich einzelne Menschen ruhelos an ihren Plätzen drängeln, und ein fester Körper ist wie dieselbe Menschenmenge, die zwar nicht stramm steht, aber im Durchschnitt gewisse Abstände zueinander einhält. Verbindet man die Zentren der Gleichgewichtslagen von Atomen oder Ionen eines Festkörpers, erhält man ein regelmäßiges räumliches Gitter, ein sogenanntes Kristallgitter.
Die Zeichnungen zeigen Kristallgitter aus Speisesalz und Diamant. Die innere Ordnung in der Anordnung der Atome in Kristallen führt zu regelmäßigen äußeren geometrischen Formen.
Es gibt kristalline und amorphe Feststoffe.
In amorphen Körpern schwingen Atome um zufällig angeordnete Punkte, deren Ordnung nur in Abständen beobachtet wird, die mit interatomaren vergleichbar sind.
In Kristallen wird eine Periodizität der Lage dieser Punkte für beliebig weit entfernte Atome beobachtet.
Aus Sicht der MCT werden diese Eigenschaften durch die geordnete Anordnung der Atome (Moleküle) im Körper erklärt. An dieser Regelung ändert sich noch lange nichts.
Ein Kristall ist ein Festkörper mit einer dreidimensionalen periodischen Atom- oder Molekülstruktur. Normalerweise hat ein solcher Körper die Form eines regelmäßigen symmetrischen Polyeders. Große Einkristalle werden Einkristalle genannt. In der Natur kommen Einkristalle unterschiedlicher Größe vor: von sehr großen Quarzkristallen (bis zu mehreren hundert Kilogramm) bis hin zu kleinen (streuenden Diamantkristallen). Eine Besonderheit kristalliner Körper ist:
1) Anisotropie von Einkristallen (Abhängigkeit der Eigenschaften von der Richtung); Wenn Sie beispielsweise ein Glas abstellen, können Sie es leicht zerdrücken, indem Sie darauf stehen. Wenn Sie das Glas jedoch abstellen, trägt es problemlos Ihr Gewicht.
2) das Vorhandensein einer festen Schmelztemperatur.
Ein amorpher Körper hat keine geordnete (kristalline) Molekülstruktur; er behält seine Form nur aufgrund der Schwierigkeit, die Moleküle relativ zueinander zu bewegen.
Beim Erhitzen wird der amorphe Körper allmählich weicher. Die mechanischen, thermischen und sonstigen Eigenschaften sind in allen Richtungen eines solchen Körpers gleich.
Der amorphe Zustand ist charakteristisch für Moleküle, die im Vergleich zur Quergröße der Moleküle selbst eine große Länge aufweisen (organische Polymere, Gläser). Bei längerer Einwirkung geringer Kräfte zeigen amorphe Körper wie Flüssigkeiten Fließfähigkeit.