Презентация Экспериментальное доказательство основных положений МКТ.Броуновское движение

Экспериментальное доказательство основных положений МКТ. Броуновское движение  «Душа науки - это практическое применение её открытий»

Цели урока 1.Создать  целостную систему ведущих знаний по теме.  Закрепить понимание основных положений МКТ 2.Развивать навыки  самостоятельной работы в: а) процессе проведения экспериментального исследования и формулировке выводов по результатам исследования б) работе с разными источниками информации по заданной теме 3. Способствовать формированию научной картины окружающего мира

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

М. В. Ломоносов Большой вклад в теорию внес в 18 в. выдающийся русский ученый-энциклопедист М.В.Ломоносов, рассматривает тепловые явления, как результат движения частиц, образующих тела

Основные положения МКТ

Опытные обоснования МКТ Существование молекул 1. Делимость вещества 2. Закон кратных отношений: при образовании из двух элементов различных веществ массы одного из элементов в разных соединениях находятся в кратных отношениях – N2O : N2O2 : N2O3 - 1:2:3. (1803, Дж. Дальтон, 1808, Ж.Л. Гей-Люссак) 3. Наблюдение молекул с помощью ионного проектора, электронного микроскопа, туннельного микроскопа. 4. Явление диффузии

Электронный микроскоп Из коллекции www.eduspb.com

Изображение головы комара в электронном микроскопе

Изображение поверхности лазерного диска, полученное с помощью электронного микроскопа Питы

Поверхность кремния. Изображение получено с помощью туннельного микроскопа Из коллекции www.eduspb.com Белое – электронные плотности. Линиями показаны 4 атома, образующие кристаллическую ячейку. Можно проследить образование общих электронных пар.

Опытные обоснования МКТ Наличие промежутков 1. При смешивании различных жидкостей объем смеси меньше суммы объемов отдельных жидкостей 2. Диффузия 3. Деформация Необходимо продемонстрировать опыт по смешиванию воды и спирта. (Оборудование: бюретка с хорошо видимыми отметками, мензурки с 50 мл воды и 50 мл спирта).

Диффузия https://www.youtube.com/watch?v=bsLacAjAEuA

https://www.youtube.com/watch?v=xmE0E5XzQhk

Диффузия (начало процесса)

Диффузия (установившееся положение)

Опытные обоснования МКТ Хаотическое движение молекул 1. Броуновское движение 2. Диффузия 3. Давление газа на стенки сосуда 4. Стремление газа занять любой объем 5. Опыты по измерению скоростей атомов и молекул методом молекулярных пучков: (И. Штерн, 1920)

Диффузия - явление проникновения частиц одного вещества в промежутки между частицами другого - Скорость диффузии зависит от температуры и состояния вещества (быстрее в газах) Роль в природе, технике 1. Питание растений из почвы 2. В организмах человека и животных всасывание питатель- ных веществ происходит через стенки органов пищеварения 3. Работа органов обоняния 4. Цементация Обязательные демонстрации: диффузия в газах, жидкостях, твердых телах. Зависимость скорости диффузии от температуры. Вопросы для обсуждения модели: причины диффузии, объяснение зависимости скорости диффузии от агрегатного состояния и температуры, возможные способы ускорения и замедления диффузии.

Роберт Броун (Brown, Браун) 21.XII.1773–10.VI.1858 Английский ботаник. Морфолого-эмбриологические исследования Брауна имели большое значение для построения естественной системы растений. Открыл зародышевый мешок в семяпочке, установил основное различие между покрытосеменными и голосеменными, в семяпочках хвойных открыл архегонии. Впервые правильно описал ядро в растительных клетках. Открыл в 1827 беспорядочное движение малых (размерами в нескольких мкм и менее) частиц, взвешенных в жидкости или газе, описал сложные зигзагообразные траектории.

Траектория броуновской частицы Открыто Р. Броуном (1827 г.). Теория создана А. Эйнштейном и М. Смолуховским (1905 г.). Экспериментально теория подтверждена в опытах Ж. Перрена (1908–1911 гг.). Броуновское движение - беспорядочное движение мелких частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под влиянием теплового движения молекул Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул. Из-за хаотического теплового движения молекул эти удары никогда не уравновешивают друг друга. Необходимо четко показать учащимся, что тепловое движение молекул вещества и броуновское движение это различные явления. Из поэмы Тита Лукреция Кара «О природе вещей», ч.2 Дабы ты лучше постиг, что тела основные ** мятутся В вечном движеньи всегда, припомни, что дна никакого Нет у вселенной нигде, и телам изначальным остаться Негде на месте, раз нет ни конца ни предела пространству, Если безмерно оно и простерто во всех направленьях, Как я подробно уже доказал на основе разумной. Раз установлено так, то телам изначальным, конечно, Вовсе покоя нигде не дано в пустоте необъятной. Наоборот: непрерывно гонимые разным движеньем, Частью далеко они отлетают, столкнувшись друг с другом, Частью ж расходятся врозь на короткие лишь расстоянья. Те, у которых тесней их взаимная сплоченность, мало И на ничтожные лишь расстояния прядая порознь, сложностью самых фигур своих спутаны будучи цепко, Мощные корни камней и тела образуют железа Стойкого, так же, как все остальное подобного рода, прочие, в малом числе в пустоте необъятной витая, прядают прочь далеко и далеко назад отбегают На промежуток большой. Из них составляется редкий Воздух, и солнечный свет они нам доставляют блестящий. Множество, кроме того, в пустоте необъятной витает Тех, что отброшены прочь от вещей сочетаний и снова Не были в силах еще сочетаться с другими в движеньи. Образ того, что сейчас описано мной, и явленье Это пред нами всегда и на наших глазах происходит. Вот посмотри: всякий раз, когда солнечный свет проникает В наши жилища и мрак прорезает своими лучами, Множество маленьких тел в пустоте, ты увидишь, мелькая, Мечутся взад и вперед в лучистом сиянии света, Будто бы в вечной борьбе они бьются в сраженьях и битвах В схватки бросаются вдруг по отрядам, не зная покоя, Или сходясь, или врозь беспрерывно опять разлетаясь. Можешь из этого ты уяснить себе, как неустанно Первоначала вещей в пустоте необъятной мятутся. Так о великих вещах помогают составить понятье Малые вещи, пути намечая для их постиженья.

Из коллекции www.eduspb.com Демонстрации (по выбору учителя): https://www.youtube.com/watch?v=7wi51mQ7XUU или https://www.youtube.com/watch?v=6VdMp46ZIL8 Механическая модель броуновского движения, Модель из комплекта оборудования КТМ (пластиковые шарики в электрическом поле), Самодельная модель: кусочки керамического магнита помешаются в тонкий стеклянный стакан, закрытый прозрачной пленкой, и вставляются в дроссельную катушку, подключенную к РНШ. Последние две модели позволяют продемонстрировать зависимость от температуры с помощью изменения напряжения. Желательно показать реальное броуновское движение с помощью микроскопа.

Опыты Ж. Б. Перрена Компьютерная модель демонстрирует хаотическое движение броуновской частицы в идеальном двумерном газе. Через равные промежутки времени компьютер определяет координату броуновской частицы и вычисляет квадрат ее смещения из положения равновесия, усредненный по всем предшествующим отсчетам. Через каждые 100 шагов компьютер автоматически переключается на следующую частицу. То же происходит при нажатии кнопки «Сброс».

Опытные обоснования МКТ Силы взаимодействия 1. Деформация тела 2. Сохранение формы твердого тела 3. Поверхностное натяжение жидкости 4. Свойства прочности, упругости, твердости и т.п. 5. Опыт со свинцовыми цилиндрами Демонстрации: https://www.youtube.com/watch?v=1XHucp3rkX8 Опыт со свинцовыми цилиндрами Опыт с двумя стеклами, смоченными водой

Опытные обоснования МКТ

Взаимодействие молекул Природа сил взаимодействия – электрическая Какая модель молекулы здесь используется? Как можно интерпретировать точку r0? Что можно принять за диаметр молекулы? Как будут двигаться частицы, имеющие энергию W? Больше? Меньше? Из коллекции www.eduspb.com При некотором расстоянии r = r0 сила взаимодействия обращается в нуль. Это расстояние условно можно принять за диаметр молекулы. Потенциальная энергия взаимодействия при r = r0 минимальна. Чтобы удалить друг от друга две молекулы, находящиеся на расстоянии r0, нужно сообщить им дополнительную энергию W0. Величина W0 называется глубиной потенциальной ямы или энергией связи.

Экспериментальное доказательство основных положений МКТ 1. Все тела состоятиз мельчайших частиц Делимость веществ, Наблюдение с помощью электронного и туннельного микроскопов, Диффузия 2.Частицы непрерывно движутся Диффузия, Броуновское движение, Давление газов на стенки Газ занимает весь предоставленный ему объем 3.Между частицами существуют взаимодействия Деформация тел, Поверхностное натяжение, Сохранение форм твердыми телами, Свойства прочности,упругости, твердости