Презентация по физике МКТ

«Не существует ничего, кроме атомов». Демокрит * ЦЕЛЬ: сформулировать основные положения МКТ и на их основе объяснить агрегатные состояния вещества. Получить представление о массе и размерах молекул.

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

* Еще период расцвета древних культур, возникло учение о мельчайших частицах, из которых построено любое вещество. Древнегреческие философы Анаксагор и Демокрит (в IV веке до нашей эры) считали, что любое вещество состоит из мельчайших неделимых частиц. Анаксагор учил о вечных элементах мира, «семенах» (или «гомеомериях»), которые включают в себя всю полноту мировых качеств и управляются космическим Умом.

* Большой шаг вперед в развитии молекулярно-кинетической теории был сделан великим русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым в середине XVIII в. Ломоносов сформулировал молекулярную гипотезу, основные черты которой весьма близки к современным воззрениям.

* Цель молекулярно-кинетической теории – объяснение свойств макроскопических тел и закономерностей тепловых процессов на основе представлений о том, что все тела состоят из отдельных хаотически двигающихся частиц.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА Система, состоящая из большого числа частиц (молекул) Броуновское движение Диффузия Изопроцессы *

* Основные положения МКТ I Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул, атомов и т.д.), разделённых промежутками II Все частицы непрерывно и хаотично двигаются (следовательно, обладают кинетической энергией) III Все частицы взаимодействуют друг с другом (следовательно, обладают потенциальной энергией)

* Основные понятия МКТ: МОЛЕКУЛА – мельчайшая единица вещества, определяющая его химические свойства и способная к самостоятельному существованию. Размеры молекул чрезвычайно малы, поэтому их измеряют в нанометрах (1 нм = 10-9 м) то есть в одном метре содержится миллиард нанометров).

* Сканирующий электронно-ионный микроскоп. Ионный микроскоп JEM-ARM200F Ионный микроскоп - электронно-оптический прибор, в котором изображение создается ионным пучком от термоионного или газоразрядного ионного источника.

* Платина в электронном микроскопе Молекулы нафталина в ионном микроскопе Изображение предварительно отполированной, а затем подвергнутой ионной бомбардировке поверхности монокристалла меди. Снято в растровом электронном микроскопе. Увеличение - 3000.

* Измерение диаметра молекулы

* Основные формулы М К Т

* Наиболее убедительными доказательствами реального существования молекул являются броуновское движение и диффузия.

* Это явление открыто Р. Броуном в 1827 г., когда он проводил исследования пыльцы растений. Неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твёрдые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем «танец» частиц ускорялся с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялся при замене воды более вязкой средой. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколь угодно долго. Clarkia pulchella Интересуясь, как пыльца участвует в процессе оплодотворения, он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella (кларкии хорошенькой) взвешенные в воде удлинённые цитоплазматические зерна.

Опытное обоснование: Броуновское движение (открыл явление Р. Броун, 1827 г) * Это движение мелкой нерастворимой частицы, взвешенной в жидкости или газе, под действием ударов большого числа молекул Объяснено в конце XIX в Ж. Перреном, теория броуновского движения создана А. Эйнштейном в 1905 г

Опытное обоснование: Диффузия взаимное проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества (наблюдается в газах, жидкостях, твердых телах) * Примеры диффузии 1.ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ГАЗОВ – ЗАПАХ ДУХОВ БЫСТРО РАСПРОСТРАНЯТСЯ ПО ВСЕЙ КОМНАТЕ 2.ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКОСТЕЙ - ЕСЛИ В ВОДУ КАПНУТЬ КРАСКУ , ЧЕРЕЗ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ ВОДА РАВНОМЕРНО ОКРАСИТСЯ 3.РАСТВОРЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ – САХАРА ,СОЛИ В ВОДЕ

* МАКСВЕЛЛ Джеймс Клерк ( (1831-79), английский физик, создатель классической электродинамики, один из основоположников статистической физики Максвелл первым высказал утверждение о статистическом характере законов природы. В 1866 им открыт первый статистический закон — закон распределения молекул по скоростям (Максвелла распределение).

* БОЛЬЦМАН Людвиг (1844-1906), австрийский физик, один из основателей статистической физики и физической кинетики. Вывел функцию распределения, названную его именем, и основное кинетическое уравнение газов. Больцман обобщил закон распределения скоростей молекул в газах, находящихся во внешнем силовом поле, и установил формулу распределения молекул газа по координатам при наличии произвольного потенциального поля (1868-71).

* ШТЕРН Отто (1888-1969), физик. Родился в Германии, с 1933 жил в США. Отто Штерн измерил (1920) скорость теплового движения молекул газа (опыт Штерна). Экспериментальное определение скоростей теплового движения молекул газа, осуществленное О. Штерном подтвердил правильность основ кинетической теории газов. Нобелевская премия, 1943 год.

* Опыт Штерна

* Подумайте… Внимательное изучение полоски серебра в опыте Штерна при вращающемся цилиндре показало, что полоска оказалась размытой и неодинаковой по толщине. Как можно объяснить этот факт?

Попробуйте объяснить: 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 можно объяснить исчезновение дыма в воздухе? *

1. Определите относительную молекулярную массу и молярную массу СО, CuSO4 2. Какое количество вещества содержится в серебре массой 1,08 кг. 3. Какова масса воды, взятой в количестве 1 моль? 4. Сколько атомов содержится в стакане воды (200г)? Посчитаем: *

Примите к сведению: *

I. Газообразное состояние Взаимодействие слабое Расстояние между молекулами велико Характер движения - хаотичный ОБСУДИМ: АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА ? Что можно сказать о потенциальной и кинетической энергии молекул? Какая энергия преобладает? * Чем отличаются различные состояния данного вещества?

II. Жидкое состояние вещества Взаимодействие среднее (сильнее, чем в газах) «Упаковка» более плотная, чем в газах Характер движения- кочевой ? Что можно сказать о потенциальной и кинетической энергии молекул? Какая энергия преобладает? *

III. Твёрдое состояние вещества (кристаллы) Взаимодействие сильное «Упаковка» плотная Характер движения: беспорядочное движение около положения равновесия (в узлах кристаллической решётки) ? Что можно сказать о потенциальной и кинетической энергии молекул? Какая энергия преобладает? *

Д/З: Попробуйте заполнить таблицу, сформулируйте вывод о том, чем отличаются различные состояния данного вещества. * Агрегатные состояния вещества ГАЗ ЖИДКОСТЬ ТВЁРДОЕ ТЕЛО Строение Модель строения (рисунок) Модель строения (рисунок) Модель строения (рисунок) Движение молекул Взаимо- действие молекул Свойства

* ОБРАЗЕЦ: Агрегатные состояния вещества ГАЗ ЖИДКОСТЬ ТВЁРДОЕ ТЕЛО Стро- ение Дви- жение Хаотическое движение с большими скоростями – сотни метров в секунду. Колебательное движение, перескок отдельных молекул в новое положение и т.д. Хаотичное колебательное движение около положения равновесия Взаи- модей- ствие Слабое. Средняя кинетическая энергия молекул превышает их среднюю потенциальную энергию, взаимодействие слабое. Сильнее, чем в газах. Средняя кинетическая энергия молекул соизмерима со средней потенциальной энергией их притяжения. Сильное. Средняя потенциальная энергия притяжения молекул много больше их средней кинетической энергии . Св-ва Не сохраняет форму и объём. Неограниченно расширя-ются в пространстве, т.к. силы притяжения между молекулами малы. Сохраняет объём, принимают форму сосуда. Под действием внешней силы текучи из-за того что перескоки молекул происходят преимущественно в направлении действия внешней силы. Сохраняет форму и объём, так как потенциальная энергия взаимодействия молекул препятствует изменению расстояния между ними.

Некоторые обозначения физических величин в молекулярной физике mo - масса молекулы (кг) m - масса вещества (кг) M - молярная масса (кг) v - количество вещества (моль) N - число частиц в произвольном объеме N А – число частиц в 1 моле вещества V – объем ( ) п- концентрация частиц ( ) р – давление (Па) *

Оценим размеры молекул. Запомните: * Так, по оценкам ученых, Тогда объем молекулы воды Число молекул в капле воды объемом 1

Оценим массу молекул * Массу 1 молекулы (например, воды) можно оценить так: Известно, что 1 г воды занимает объем 1 Тогда В молекулярной физике часто используют ОТНОСИТЕЛЬНУЮ АТОМНУЮ и МОЛЕКУЛЯРНУЮ МАССЫ ( берем из т. Менделеева в а.е.м.) 1 а.е.м. = За 1 а.е.м. принимают массу 1/12 массы атома углерода С

* Характеристики одной молекулы Характеристики системы молекул Диаметр d Объём молекулы или Масса молекулы Относительная молекулярная масса Объём вещества V Количество вещества Число молекул в одном моле (число Авогадро) Число молекул Масса вещества Молярная масса Характеристики молекул