Основные положения МКТ. Размеры молекул и атомов. Агрегатное состояние вещества.

(введение к теме «Термодинамика»)

Основные положения молекулярно- кинетической теории

• Все вещества без (исключения) состоят из частиц.

Цель МКТ - объяснение свойств макроскопических тел и закономерности тепловых процессов на основе представления о том, что все тела состоят из отдельных хаотически движущихся и взаимодействующих частиц.

Размеры молекул и атомов.

Капля масла на поверхности жидкости не расплывётся по всей свободной площади, она образует слой толщиной всего лишь в одну молекулу -«мономолекулярный слой». Если взять объём капли 1мм 3 , то она расплывётся максимум на площадь поверхностью не более 0,6 м 2 , тогда посчитаем:

d=0,001 см 3: 6000 см 2 ≈1,7×10⁻⁷см.

Диаметр молекулы воды равен примерно 3 ×10⁻⁸см, тогда в 1 см 3 находится 3,7×10 22 молекул. Масса молекулы будет равна 2,7×10⁻ 23 г.

• Массу всех молекул и атомов сравнивают с 1/12 массы атома углерода.
• Относительная молекулярная масса определяется по формуле:

М r = m м / m c/ 12

Где m м масса молекулы вещества,

m c масса атома углерода.

• Относительная атомная масса А r – это отношение массы атома к 1/12 массы атома углерода.

Формулы и определения по теме.

1 а.е.м = mc / 12 = 1,66 × 10 -27 кг

Количество молекул в одном моле вещества называется постоянной Авогадро: N а = 6,02× 10 23 моль -1

Закон Авогадро: в равных объёмах разных газов при одинаковых условиях всегда содержится одинаковое количество частиц.

Единицей количества вещества ν является моль.

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

Массу молекул вещества можно определять так:

Молярная масса М - это масса 1 моль вещества.

m м = М / N а; m м = m / N; m м = ρ / n

Масса вещества m = M× ν

m – масса вещества, N – число молекул,

Единица молярной массы в СИ-

n – концентрация молекул.

кг/моль М = М r ×10 -3

Число молекул вещества можно определять так:

N = N а × ν; N = m / m м; N = n × V

Объём V М одного моля вещества определяется по формуле:

V = М / ρ ρ – плотность вещества

Агрегатное состояние вещества

• Твёрдое
• Жидкое
• Газообразное

Самое распространенное вещество на Земле – вода. Рассмотрим её во всех состояниях и помним,

что сама молекула не

Изменяется.

Твёрдое состояние вещества

Молекулы располагаются на определённых расстояниях друг от друга,

совершая колебательные

движения у положения

равновесия. Взаимодействие

между ними очень сильное,

поэтому в твёрдом состоянии тела сохраняют форму и объём.

(на рисунке молекулы льда

и фото ледяного города).

Жидкое состояние вещества

Молекулы располагаются предельно близко друг от друга, что и делает жидкости практически

несжимаемыми. Движение их

беспорядочное и они перемещаются

по всему объёму, это вызывает текучесть

вещества в этом агрегатном состоянии.

Притяжение между частицами слабое,

поэтому жидкости легко разливаются по

порциям. Следовательно, жидкости сохраняют объём, но легко принимают форму сосуда.

Газообразное состояние вещества

Молекулы располагаются достаточно далеко друг от друга, что позволяет им разлетаться на большое расстояние и

не взаимодействовать между

собой. Поэтому газы не

имеют постоянного объёма,

они стремятся заполнить всё предоставляемое им пространство. Следовательно, газы не имеют своей формы и своего объёма.

Закрепление

1.Сформулируйте основные положения МКТ.

2.Приведите факты, подтверждающие, справедливость этих положений.

3. Решите задачу: определить молярную массу сахара

4. Сколько молекул содержится в 210 г азота?

Задачи можно предложить ученикам решить дома.

1. Все вещества без (исключения) состоят из частиц.

Все частицы беспорядочно движутся.

Все частицы вещества взаимодействуют друг с другом.

2. Дробление, испарение, растворение, диффузия, броуновское движение, растекание жидкости, возникновение упругости, деформация, сохранение формы и объёма твёрдых тел, трение.

3. M r (С 12 Н 22 О 11) = 12А r (С) + 22А r (Н) + 11 А r (О)

M r = 12 12 + 22 + 11 16 = 342 (а.е.м.)

M = M r 10 -3 = 0,342 (кг/моль).

4. m(N 2) = 0,21кг

N = m / m N 2 m N 2 = М / N a N = m N a /м

Относительной молекулярной (или атомной) массой вещества М r называют отношение массы молекулы (или атома) m 0 данного вещества к 1/12 массы атома углерода m 0C M r (Н 2 О) = 2·1+16=18 (а.е.м.) Вычислим M r воды Н 2 О (для этого воспользуемся таблицей Менделеева)Менделеева Атомная единица массы (а.е.м.) 1,66· кг

Один моль – это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 12 г. 1 моль любого вещества содержится одно и то же число атомов или молекул. Это число атомов обозначают N A и называют постоянной Авогадро в честь итальянского ученого (XIX в.). N A = 6·10 23 моль -1

4. Таким образом давление газа на стенку: P = = _______ Это уравнение, выведенное впервые немецким физиком Р. Клаузиусом, называется основным уравнением молекулярно-кинетической теории идеального газа. Оно устанавливает связь между микроскопическими параметрами и макроскопическими (измеряемыми) величинами.

К макроскопическим параметрам относят: ___ (________), ___ (_________) Тепловое равновесие – это … Температура характеризует степень … Температуру измеряют при помощи … Стр Шкалу цельсия (С) определяют по двум точкам: …

Стр Опыт: Выводы: При 0С: При 100С:

Задача. Дано:Решение: Ответ: шт.

Стр Экспериментальное подтверждение формулы: опыт Штерна (1920 г.)

Опрос по итогам урока: 1. Как изменится средняя квадратичная скорость движения молекул при увеличении температуры в 4 раза? 2. Какие молекулы в атмосфере движутся быстрее: молекулы азота или кислорода? Почему? 3. Чему равен абсолютный нуль по шкале Цельсия? 4. Как связаны объём, давление и число молекул различных газов при тепловом равновесии?

Следствие: - уравнение Клапейрона R – универсальная газовая постоянная Задача, 928

Физический диктант 1 вариант2 вариант

Динамическое равновесие - состояние, при котором _______ Насыщенный пар – пар, _______ Концентрация ________ насыщенного _____ при постоянной ________ не зависит от его ____ Т. к. p=nkT, то давление ________ пара _____________ от занимаемого им объёма. Давление насыщенного пара (p н.п.) – такое давление пара, при котором ______ находится в равновесии со своим _________.

Критическая температура – максимальная _____, при которой _____ превратиться в __ P н.п. при 100С равно Па (760 мм.рт.ст.) Давление смеси: Компоненты

Испарение. Конденсация. Кипение. Парообразование – явление превращения жидкости в пар. И. - парообразование с поверхности жидкости, сопровождающееся поглощением энергии. Зависит от: Температура (tC - И.) Площадь поверхности жидкости Род жидкости К. - парообразование по всему объёму жидкости при определенной tC (температуре кипения). Во время кипения температура не меняется! (t=const)

При испарении вылетают только быстрые молекулы, способные преодолеть притяжение других молекул, температура понижается (tC). tкип зависит от давления окружающей среды и наличия примесей. Внутри пузырька – насыщенный пар, т.е. давление Pпар= Рводы. t Pпар Vпузырь Fa всплывает Примеры: «Дуем на чай», «мокрому холодно». Примеры: «Соль кладут после закипания», «в горах вода кипит при 80 С».

§Влажность воздуха Зачем о ней знать? Книги Ткани ПродуктыЭлектро- приборы и др. Влажность воздуха – это содержание водяных паров в атмосфере. За 1 год с поверхности Земли испаряется миллиардов тонн воды! Парциальное давление воды P – давление, производимое водяными парами в общем атмосферном давлении.

Абсолютная влажность – количество водяных паров в единице объёма (плотность вод. паров) Относительная влажность – отношение абсол. влажности ρ к плотности ρ 0 насыщенного пара при данной температуре, выраженной в %. P – парциальное давление P 0 – давление насыщенного пара. P 0 и ρ 0 находят по таблице

«Моно»- один. Монокристалл - твердое тело, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку Примером монокристаллов являются широко распространенные шестигранные кристаллы кварца. Реже встречаются кристаллы алмаза, турмалина и др. Все они имеют характерную форму многогранников h ttp:// /…

Анизотропия -зависимость физических свойств вещества от направления В плоскости А частиц много, они расположены близко друг к другусильное взаимодействие. В плоскости В частиц меньше, расстояние между ними большевзаимодействуют частицы плоскости между собой слабо

Графит и алмаз состоят из углерода …

Сапфир (корунд) содержит примеси титана и железа На сапфирах формируют микросхемы

Уступая среди природных минералов только алмазу, сапфир обладает исключительно высокой твердостью- 9 баллов по шкале твердости из возможных 10. С помощью порошков из сапфира можно сверлить, полировать, точить камень и металл

Алмаз – самое твердое творение природы Около 80% всех добываемых алмазов применяется в промышленности

Благодаря своей твердости алмазы используются для обработки сверхтвердых материалов, при разведке и добыче полезных ископаемых. До 1430 года бриллианты не использовались в качестве украшений. Законодательницей моды на них стала француженка Агнесса Сорель. …

Среди драгоценных камней рубин занимает по своей прочности второе место после алмаза Некоторые образцы рубина, отличающиеся особой чистотой окраски, ценятся даже дороже алмазов такого же веса …

Благодаря своей высокой твердости, рубин широко применяется в промышленности. С помощью рубина можно получить интенсивный красный пучок света в миллионы раз ярче солнечного. Лазеры на рубине используются в научных исследованиях для зондирования атмосферы …

Кристалл изумруда Окраска зависит от содержания оксида хрома … …

Месторождения изумрудов немногочисленны. В древнем мире добыча велась только в Египте. Одними из лучших считаются в наше время копи в горах Копи в горах Колумбии, которые испанские завоеватели захватили в 16 веке. …

Поликристалл - твердое тело, состоящее из беспорядочно ориентированных монокристаллов … В природе чаще встречаются беспорядочно сросшиеся между собой монокристаллы. Примерами поликристаллов являются: каменная соль (рис. 1), кварц (рис. 2), сахар, лед, железо, медь.

Среди тел, которые принято считать твердыми потому, что они сохраняют форму и объем и обладают прочностью, есть и такие, которые существенно отличаются от кристаллов. Частицы в них расположены в таком же беспорядке, как и в жидкости. К аморфным телам относятся стекло, смола, канифоль, пластмасс. …

КристаллыАморфные тела Частицы расположены упорядоченно, строго определенным образом Нет порядка в расположении частиц. Частицы совершают «перескоки» Плавление при определенной температуре Не имеют определенной температуры плавления АнизотропныИзотропны Имеют характерную форму многогранников Не имеют правильной огранки

Жидкие кристаллы вещества, обладающие одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропия). По структуре они представляют собой жидкости, похожие на желе, состоящие из молекул вытянутой формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости Внешнее состояние жидких кристаллов при нагревании может изменяться от твердого до жидкокристаллического и полностью переходить в жидкую форму при дальнейшем повышении температуры.

Применение жидких кристаллов Подбирая состав жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных конструкций. Например, жидкокристаллический индикатор на коже больного быстро диагностирует скрытое воспаление и даже опухоль. С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары вредных химических соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовое излучения. На основе жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы ультразвука. Но самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ информационная техника. В настоящее время цветные жидкокристаллические экраны используются в сотовых телефонах, мониторах и телевизорах. Они обладают малой толщиной, малой потребляемой мощностью, высоким разрешением и яркостью. …

Первый в мире минералогический заповедник был создан по инициативе B. И. Вернадского, H. M. Федоровского и A. E. Ферсмана на Урале (в Ильменских горах, около города Миасс) в первые годы Советской власти …

Площадь заповедника 303,7 км² Длина Ильменского хребта с севера на юг 41 км. Самая высокая вершина гора Ильментау (747,3 м) Гидрологическая сеть Заповедника составляет 9 % от территории В заповеднике озёр 30 Самое глубокое озеро Большой Кисегач 34 м Самая длинная речка Б. Черемшанка 9,8 км Минералы, горные породы Минералов 264 Впервые в мире открыты в Ильменах 16 Горные породы свыше 70 Копи свыше 400

Россия, год 1842, 8 октября. На прииске Царево - Александровский близ города Миасс, что на Южном Урале, найден самородок золота весом 36 кг 16 г. Ныне "Большой треугольник" - так назвали уникальный экземпляр - можно увидеть в Алмазном фонде Московского Кремля. Он считается самым крупным, из сохранившихся в мире. На сколько градусов он нагреется, если получит Дж тепла? Удельная теплоемкость золота 0,13 кДж/(кг К). Ответ: на 4 °С. …

В 1813 году на одном из притоков уральской реки "Исети", где разрабатывались бедные золотоносные кварцевые жилы, малолетняя девчушка Катя Богданова нашла большой самородок платины и принесла его приказчику. Какова масса платинового самородка, найденного на Урале в 1904 г., если для его нагревания на 20 °С потребовалось бы Дж энергии? Удельная теплоемкость платины 0,14 кДж/(кг * К). Ответ: 8,395 кг.

1.На какие три вида по характеру расположения частиц делят твердые тела? Чем определяется принадлежность твердых тел к одному из этих видов? 2.В чем отличие моно- и поликристаллов? 3.Какие тела относят к аморфным? 4.Древесина анизотропна. Является ли она кристаллическим телом? 5.Возникла ли бы профессия стеклодува, если бы стекло было кристаллическим телом, а не аморфным?

1.Кубик из стекла и кубик, вырезанный из монокристалла кварца, опущены в горячую воду. Сохранят ли кубики свою форму? 2.Кубик, вырезанный из монокристалла может превратиться в параллелепипед. Почему это возможно? 3.Можно десять тысяч раз уронить железный таз, а фарфоровую вазу уронить нельзя ни разу. Ведь на десять тысяч раз нужно десять тысяч ваз. Почему? …

Тема: Основные положения МКТ

Вопросы новой темы:

1. МКТ

2. Атом

3. Молекула

4. Основные положения МКТ

5. Диффузия

6. Броуновское движение

7. Относительная молекулярная масса

8. Количество вещества

9. 1 моль

10. Число Авогадро

11. Молярная масса

12. Концентрация молекул

МКТ

А) Молекулярно-кинетическая теория

Б) Теория тепловых процессов, объясняющая свойства макроскопических тел

(Ломоносов М.В.)

Атом

А) Мельчайшая неделимая частица

Б) Открыт Демокритом

В) Атом состоит из ядра и окружающего его электронного облака.

Г) Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, а окружающее его облако состоит из электронов

Молекула

А) Электрически нейтральная частица

Б) Обладает основными химическими свойствами вещества

В) Состоит из атомов, соединенных между собой химическими связями

Основные положения МКТ

1) Все вещества состоят из частиц (атомов и молекул)

2) Частицы находятся в непрерывном движении

3) Частицы взаимодействуют друг с другом, т.е. между ними существуют силы притяжения и силы отталкивания

I. Все вещества состоят из частиц

Опыты, доказывающие это положение:

1. Механическое дробление

2. Растворение вещества

3. Сжатие и растяжение тел

Частицы

молекулы

атомы

электроны

ядро

протоны

нейтроны

ЧАСТИЦЫ НЕПРЕРЫВНО И ХАОТИЧЕСКИ ДВИЖУТСЯ

ОПЫТЫ, ДОКАЗЫВАЮЩИЕ ЭТО ПОЛОЖЕНИЕ:

• А) ДИФФУЗИЯ
• Б) БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ
• В) СТРЕМЛЕНИЕ ГАЗА ЗАНЯТЬ ВЕСЬ ОБЪЕМ

Диффузия

А) Проникновение молекул одного вещества в межмолекулярные пространства другого вещества

Б) Диффузия зависит от температуры

БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ ВЗВЕШЕННЫХ В ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗЕ ЧАСТИЦ, ПРОИСХОДИТ ХАОТИЧНО И НЕОГРАНИЧЕННО ДОЛГО

ЧАСТИЦЫ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЯ ДРУГ С ДРУГОМ, ПРИТЯГИВАЮТСЯ И ОТТАЛКИВАЮТСЯ

Опыты, подтверждающие это положение:

• Склеивание
• Смачивание

Относительная молекулярная масса (ОММ)

Отношение массы молекулы к одной двенадцатой (1/12) массы атома углерода

• M r – ОММ
• m 0 - масса одной молекулы
• m 0c – масса атома углерода

КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА

Величина, показывающая во сколько раз число молекул в веществе больше чем число молекул в 12 граммах углерода

ν – количество вещества (моль)

N – число молекул в веществе

N А – число Авогадро

M – молярная масса (кг/моль)

1 моль

А) Количество вещества, которое содержит столько же молекул, сколько содержится в 12 граммах углерода

Б) Единица измерения количества вещества

ЧИСЛО АВОГАДРО

Число показывающее, сколько молекул содержится в 1 моле вещества

N А = 6,02 · 10 23 моль -1

Молярная масса

Масса вещества взятая в количестве одного моля

М – молярная масса (кг/моль)

m 0 – масса одной молекулы

КОНЦЕНТРАЦИЯ

Число, показывающее, сколько частиц содержится в единице объема вещества

n – концентрация (м -3 )

V – объем (м 3 )

N – число молекул

Контроль

1. На каком физическом явлении основан процесс засолки овощей, рыбы, мяса? В каком случае процесс происходит быстрее –

если рассол холодный или горячий?

• Почему сладкий сироп приобретает со временем вкус фруктов?

• Почему сахар и другие пористые продукты нельзя хранить вблизи пахучих веществ?

• Запах березового веника в жаркой бане распространяется быстрее, чем в прохладной комнате. Почему?

• Как вы думаете, что может произойти в результате ядерной войны?

• Как можно объяснить исчезновение дыма в воздухе?

1. ЗАДАЧИ

• 1. Найти массу молекулы воды, если ее молекулярная масса равна 18 гр/моль.

( m 0 =0,003*10 -23 кг)

• 2. Сколько молекул содержится в 10 гр алюминия? М ( Al) = 27 гр/моль.

( N =2,2* 10 23 )

2. Тестирование

по теме «Основные положения МКТ»

• § 4.1, 4.2, конспект
• Задача:
• Какое количество вещества содержится в 15 граммах меди, если его молярная масса равна 64 гр/моль?

2. Из истории развития МКТ Фундаментом МКТ является атомистическая гипотеза: все тела в природе состоят из мельчайших с труктурных единиц – атомов и молекул. ПериодУченыйТеория 2500 л ет назад Д р. Греции Левкипп, Демокрит из Абдеры зародилась XVIII в. М.В.Ломоносов, выдающийся русский ученый- энциклопедист рассматривал тепловые явления как результат движения частиц, образующих тела XIX в.в трудах европейских ученых окончательно сформулирована

Цели занятия: 1.Сформулировать основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) 2.Раскрыть научное и мировоззренческое значение броуновского движения 3.Установить характер зависимости сил притяжения и отталкивания от расстояния между молекулами

3. Основные положения МКТ I. Все вещества состоят из частиц Опыты: Механическое дробление Растворение вещества Сжатие и растяжение тел При нагревании тела расширяются Электронные и ионные микроскопы Частицы молекулы атомы электроны ядро нейтроны протоны

4. Диффузия Диффузия – это процесс взаимного проникновения различных веществ обусловленный тепловым движением молекул. Диффузия возникает в: газах жидкостях, твердых телах. Скорость движения молекул: V газ > V жидкость > V твердое тело V жидкость > V твердое тело"> V жидкость > V твердое тело"> V жидкость > V твердое тело" title="4. Диффузия Диффузия – это процесс взаимного проникновения различных веществ обусловленный тепловым движением молекул. Диффузия возникает в: газах жидкостях, твердых телах. Скорость движения молекул: V газ > V жидкость > V твердое тело"> title="4. Диффузия Диффузия – это процесс взаимного проникновения различных веществ обусловленный тепловым движением молекул. Диффузия возникает в: газах жидкостях, твердых телах. Скорость движения молекул: V газ > V жидкость > V твердое тело">

6. Взаимодействие молекул 1.r 0 = d F пр = F от 2. r 0 d F пр > F от r 0 -расстояние между центрами частиц d-сумма радиусов взаимодействующих частиц d F пр > F от r 0 -расстояние между центрами частиц d-сумма радиусов взаимодействующих частиц"> d F пр > F от r 0 -расстояние между центрами частиц d-сумма радиусов взаимодействующих частиц"> d F пр > F от r 0 -расстояние между центрами частиц d-сумма радиусов взаимодействующих частиц" title="6. Взаимодействие молекул 1.r 0 = d F пр = F от 2. r 0 d F пр > F от r 0 -расстояние между центрами частиц d-сумма радиусов взаимодействующих частиц"> title="6. Взаимодействие молекул 1.r 0 = d F пр = F от 2. r 0 d F пр > F от r 0 -расстояние между центрами частиц d-сумма радиусов взаимодействующих частиц">

7. Контроль 1.На каком физическом явлении основан процесс засолки овощей, рыбы, мяса? В каком случае процесс происходит быстрее – если рассол холодный или горячий? 2.На каком явлении основано консервирование фруктов и овощей? Почему сладкий сироп приобретает со временем вкус фруктов? 3.Почему сахар и другие пористые продукты нельзя хранить вблизи пахучих веществ?

Причина: удары молекул жидкости о частицу не компенсируют друг друга Характер движения зависит от вида жидкости, размера и формы частиц, температуры. Броуновское движение- это беспорядочное непрерывное движение мельчайших, взвешенных в жидкости или газе частиц твердого тела под ударами молекул жидкости или газа Характер движения зависит от вида жидкости, размера и формы частиц, температуры. Р. Броун 1827 г.

Относительной молекулярной (или атомной) массой вещества М r называют отношение массы молекулы (или атома) m 0 данного вещества к 1/12 массы атома углерода m 0C M r (Н 2 О) = 2·1+16=18 а.е.м. Вычислим M r воды Н 2 О (для этого воспользуемся таблицей Менделеева)Менделеева Атомная единица массы (а.е.м.) 1,66· кг

Один моль – это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 12 г. 1 моль любого вещества содержится одно и то же число атомов или молекул. Это число атомов обозначают N A и называют постоянной Авогадро в честь итальянского ученого (XIX в.). N A = 6·10 23 моль -1