În natură, substanțele se găsesc în trei stări: în stare solidă, lichidă și gazoasă. De exemplu, apa poate fi în stare solidă (gheață), lichidă (apă) și gazoasă (vapori de apă). Într-un termometru cu care ești familiarizat, mercurul este un lichid. Deasupra suprafeței mercurului se află vaporii acestuia, iar la o temperatură de -39 C, mercurul se transformă într-un solid.

V conditii diferite substanțele au proprietăți diferite. Majoritatea corpurilor din jurul nostru sunt compuse din solide. Acestea sunt case, mașini, unelte etc. Forma unui corp solid poate fi schimbată, dar pentru aceasta trebuie să depui un efort. De exemplu, pentru a îndoi un cui, trebuie să faci mult efort.

În condiții normale, este dificil să comprimați sau să întindeți un solid.

Pentru a da solidelor forma și volumul dorit în fabrici și fabrici, acestea sunt prelucrate pe mașini speciale: strunjire, rindeluire, șlefuire.

Un corp solid are propria sa formă și volum.

Spre deosebire de solide lichidele își schimbă cu ușurință forma. Ele iau forma vasului în care se află.

De exemplu, laptele care umple o sticlă are forma unei sticle. Turnat într-un pahar, ia forma unui pahar (Fig. 13). Dar, schimbându-și forma, lichidul își păstrează volumul.

În condiții normale, doar picăturile mici de lichid au propria lor formă - forma unei mingi. Acestea sunt, de exemplu, picăturile de ploaie sau picăturile în care se sparge un jet de lichid.

Fabricarea obiectelor din sticlă topită se bazează pe proprietatea unui lichid de a-și schimba cu ușurință forma (Fig. 14).

Lichidele își schimbă ușor forma, dar își păstrează volumul.

Aerul pe care îl respirăm este o substanță gazoasă sau gaz. Deoarece majoritatea gazelor sunt incolore și transparente, ele sunt invizibile.

Prezența aerului poate fi simțită stând la fereastra deschisă a unui tren în mișcare. Prezența sa în spațiul înconjurător poate fi simțită dacă apare un curent de aer în cameră și poate fi demonstrată și prin experimente simple.

Dacă întoarceți paharul cu susul în jos și încercați să-l coborâți în apă, atunci apa nu va intra în pahar, deoarece este umplut cu aer. Acum să coborâm pâlnia în apă, care este conectată printr-un furtun de cauciuc cu un tub de sticlă (Fig. 15). Aerul din pâlnie va începe să scape prin acest tub.

Acestea și multe alte exemple și experimente confirmă că există aer în spațiul înconjurător.

Gazele, spre deosebire de lichide, își schimbă ușor volumul. Când strângem o minge de tenis, schimbăm volumul de aer care umple mingea. Gazul plasat într-un vas închis ocupă întregul său. Nu puteți umple jumătate din sticla cu gaz așa cum puteți umple cu lichid.

Gazele nu au formă proprie și volum constant. Ele iau forma unui vas și umplu complet volumul care le este oferit.

1. Ce trei stări ale materiei cunoști? 2. Enumerați proprietățile solidelor. 3. Numiți proprietățile lichidelor. 4. Ce proprietăți au gazele?

Inapoi inainte

Atenţie! previzualizare diapozitivele sunt folosite doar în scop informativ și este posibil să nu ofere o idee despre toate posibilitățile prezentării. Dacă sunteți interesat acest lucru vă rugăm să descărcați versiunea completă.

Inapoi inainte

Inapoi inainte

Vârstă: Clasa 3.

Temă: Corpuri, substanțe, particule.

Tip de lecție:învăţarea de materiale noi.

Durata lectiei: 45 de minute.

Obiectivele lecției: să formeze conceptul de corp, substanță, particule, să învețe să distingă substanțele după semnele și proprietățile lor.

Sarcini:

• Pentru a familiariza copiii cu conceptele de corp, substanță, particule.
• Să învețe să distingă substanțele în diferite stări de agregare.
• Dezvoltați memoria, gândirea.
• Îmbunătățiți stima de sine și abilitățile de autocontrol.
• Îmbunătățiți confortul psihologic al lecției, eliberați tensiunea musculară ( pauze dinamice, schimbare de activitate).
• Pentru a forma relații de prietenieîntr-un colectiv.
• Cultivați interesul pentru lumea din jurul vostru.

Echipament:

1. Prezentare interactivă multimedia (Anexa 1)... Controlul prezentării Anexa 2.

2. Desene (substanțe solide, lichide, gazoase).

3. Rigla metalica, minge de cauciuc, cub de lemn (la profesor).

4. Pentru experiment: un pahar, o lingurita, un cub de zahar; apa fiarta(pe mese pentru copii).

În timpul orelor

I. Moment organizatoric.

Profesorul salută copiii, verifică pregătirea pentru lecție, adresându-se elevilor: „Astăzi veți face toate temele pe grupe. Să revizuim regulile de lucru în grup ”(diapozitivul numărul 2).

1. Relatarea cu tovarășii – „politețe”;
2. Opinia celorlalți este „învață să asculți, dovedește-ți punctul de vedere”;
3. Lucrul cu surse de informații (cu un dicționar, o carte) - evidențiați principalul lucru.

II. Învățarea de materiale noi.

Înscenare scopul de învățare: astăzi începem să studiem tema „Asta natura minunata”- să facem un tur virtual (diapozitivul nr. 3). Pe tobogan: o picătură de apă, zahăr (recipient de depozitare), ciocan, val (apă), lut, metal.

Profesorul pune întrebarea: „Toate cuvintele au făcut posibilă reprezentarea corectă a subiectului?”

Acele cuvinte care ajută cu exactitate la reprezentarea unui obiect, și anume, au contururi, forme, se numesc corpuri. Din ce sunt făcute aceste obiecte se numesc substanțe.

Lucrul cu o sursă de informații (dicționarul lui S.I. Ozhegov):

Scrieți într-un caiet definiția: „Acele obiecte care ne înconjoară se numesc corpuri”(Diapozitivul nr. 4).

Slide numărul 5. Profesorul le cere elevilor să compare imaginile de pe diapozitiv: o minge de cauciuc, un plic, un cub de lemn.

Sarcina 1: găsiți un teren comun. Toate corpurile sunt dimensionate, modelate etc.

Sarcina 2: Determinați principalele trăsături ale corpurilor. Răspuns la diapozitivul 6: butonul de control „răspuns 2”.

Slide numărul 6. Imagini - declanșatoare. Mingea este rotundă, cauciucată, strălucitoare. Plic - dreptunghiular, hârtie, alb. Cubul este din lemn, mare, bej.

Împreună cu băieții, concluzionăm „Fiecare corp are o dimensiune, formă, culoare”. O notăm într-un caiet.

Slide numărul 7. Ce este natura? Alegeți răspunsul corect dintre trei opțiuni:

Slide numărul 8 - lucrați cu cărți. Elevii au carduri cu corpuri (obiecte) pe mesele lor. Vom invita elevii să împartă cartonașele în două grupe: masă, soare, copac, creion, nor, piatră, cărți, scaun. Să notăm răspunsurile într-un caiet. Elevii sunt rugați să citească numele cadavrelor, aceasta va fi grupa 1. Pe ce bază au plasat cuvintele în acest grup? Facem același lucru și cu al doilea grup.

Răspuns corect:

Tragem o concluzie. Cum am împărțit cuvintele (pe ce principiu?): Există corpuri care sunt create de natură și există altele care sunt create de mâinile omului.

Desfacem blocul într-un caiet (Figura 1).

Slide numărul 9. Recepție „Bandă interactivă”. Slide-ul prezintă corpuri naturale și artificiale. Cu ajutorul butonului de defilare, care este în același timp un declanșator, vedem corpuri naturale și artificiale (de fiecare dată când apăsați butonul se schimbă imaginile grupate).

Consolidăm cunoștințele acumulate cu ajutorul jocului semaforizat (diapozitivele 10-12). Jocul este despre găsirea răspunsului corect.

Slide 10. Sarcină: găsiți corpuri naturale. Dintre corpurile propuse pe diapozitiv, ar trebui selectate numai corpurile naturale. Imaginea este un declanșator - atunci când este apăsată, apare un semnal de circulație (roșu sau verde). Fișierele audio îi ajută pe elevi să se asigure că au ales răspunsul corect.

Învățătorul: Să ne amintim ce am spus la început, ne-a fost greu să stabilim cu exactitate dacă calcarul, apa sau argila sunt corpuri și am ajuns la concluzia că nu au contururi, forme precise și, prin urmare, nu sunt corpuri. Aceste cuvinte le numim substanțe. Toate corpurile sunt făcute din substanțe. Scriem definiția într-un caiet.

Slide 13. Pe acest slide, luați în considerare două exemple.

Exemplul 1: foarfecele sunt un corp, din ce sunt făcute este o substanță (fier).

Exemplul 2: picăturile de apă sunt corpuri, substanța din care sunt compuse picăturile este apa.

Slide numărul 14. Luați în considerare corpurile, care sunt compuse din mai multe substanțe. De exemplu, un creion și o lupă. Pe diapozitiv, ne uităm separat la substanțele care alcătuiesc creionul. Pentru demonstrație, apăsați butoanele de control: „grafit”, „cauciuc”, „lemn”. Pentru a elimina informațiile inutile, faceți clic pe cruce.

Să luăm în considerare din ce substanțe constă lupa. Apăsăm declanșatoarele „sticlă”, „lemn”, „metal”.

Slide numărul 15. Pentru a consolida, luați în considerare încă două exemple. Din ce este făcut un ciocan? Ciocanul este format din fier și lemn (mâner). Din ce sunt făcute cuțitele? Cuțitele sunt compuse din fier și substanțe lemnoase.

Slide numărul 16. Luați în considerare două obiecte care constau din mai multe substanțe. Masina de tocat carne: din fier si lemn. Sanie: din fier si lemn.

Slide 17. Tragem o concluzie: corpurile pot consta dintr-o singură substanță, sau pot din mai multe.

Slide-urile 18, 19, 20. Recepție „Bandă interactivă”. Demonstrarea elevilor. O substanță poate face parte din mai multe corpuri.

Slide 18. Substanțele sunt compuse total sau parțial din sticlă.

Slide 19. Substanțele sunt compuse total sau parțial din metal.

Slide 20. Substanțele sunt compuse integral sau parțial din materiale plastice.

Slide 21. Profesorul pune întrebarea „Toate substanțele sunt la fel?”

Pe slide, apăsați butonul de control „Start”. Notă într-un caiet: toate substanțele sunt compuse din cele mai mici particule invizibile. Introducem clasificarea substantelor in functie de starea de agregare: lichida, solida, gazoasa. Pe diapozitiv se folosesc declanșatoare (săgeți). Când faceți clic pe săgeată, puteți vedea o imagine cu particule într-o anumită stare de agregare. Apăsând din nou săgeata - obiectele vor dispărea.

Slide 22. Partea experimentală. Este necesar să se demonstreze că particulele sunt cele mai mici, invizibile pentru ochi, dar păstrând proprietățile substanței.

Să facem un experiment. Pe mesele elevilor sunt tăvi cu un set din cele mai simple echipamente de laborator: un pahar, o lingură de amestecat, un șervețel, un cub de zahăr.

Înmuiați un bulgăre de zahăr într-un pahar, amestecați până se dizolvă complet. Ce vedem? Soluția a devenit omogenă, nu mai vedem o bucată de zahăr într-un pahar cu apă. Demonstrează că mai există zahăr în pahar. Cum? La gust. Zahăr: substanță alb, gust dulce. Concluzie: după dizolvare, zahărul nu a încetat să fie zahăr, pentru că a rămas dulce. Aceasta înseamnă că zahărul este format din cele mai mici particule care nu sunt vizibile pentru ochi (molecule).

Slide 23. Luați în considerare aranjarea particulelor în substanțe cu stare solidă de agregare. Demonstrăm aranjarea particulelor și materiei (exemple) folosind tehnica „bandă interactivă” - butonul de defilare vă permite să afișați imaginile de numărul necesar de ori. Scriem concluzia într-un caiet: în solide, particulele sunt situate aproape una de alta.

Slide 24. Dispunerea particulelor în substanțe lichide. În substanțele lichide, particulele sunt situate la o oarecare distanță unele de altele.

Slide numărul 25. Dispunerea particulelor în substanțe gazoase: particulele sunt situate departe una de cealaltă, distanța dintre ele depășește semnificativ dimensiunea particulelor în sine.

Slide 31. E timpul să facem un bilanț. Împreună cu profesorul, își amintesc ceea ce au învățat la lecție. Profesorul pune întrebări:

1. Tot ceea ce ne înconjoară se numește... corpuri
2. Corpurile sunt naturalși artificial.
3. Notează schema într-un caiet. Profesor: luați în considerare diagrama. Corpurile sunt naturale și artificiale, substanțele pot fi solide, lichide, gazoase. Substanțele sunt formate din particule. Particula păstrează proprietățile substanței (rețineți că zahărul a rămas dulce atunci când a fost dizolvat). Pe diapozitiv se folosesc declanșatori. Faceți clic pe figura „Corpurilor”, apar săgeți, apoi figurile cu cuvintele „Artificial” și „Natural”. Când dați clic pe figura „substanță”, apar trei săgeți (lichid, solid, gazos).

Slide numărul 30. Completați tabelul. Citiți cu atenție instrucțiunile.

(Marcați cu „ + „În coloana corespunzătoare, care dintre substanțele enumerate sunt solide, lichide, gazoase).

Substanţă	Solid	Lichid	Gazos
Sare
Gaz natural
Zahăr
Apă
Aluminiu
Alcool
Fier
Dioxid de carbon

Verificarea progresului lucrării (diapozitivul 30). La rândul lor, copiii numesc substanța și explică cărui grup a fost repartizată.

Rezumatul lecției

1) Rezumă

Ați lucrat împreună.

Să aflăm care grup a fost cel mai atent la lecție. Profesorul pune întrebarea: „Ce se numesc corpuri, ce caracterizează corpul, dă un exemplu”. Elevii răspund. Tot ceea ce ne înconjoară se numește corpuri. Care sunt substanțele după starea de agregare: lichide, solide, gazoase. Din ce sunt făcute substanțele? Dați exemple despre cum particulele își păstrează proprietățile substanțelor. De exemplu, dacă am sărat supa, de unde știm că proprietățile substanței sunt păstrate? La gust. Completați diagrama (Figura 2)

Discuție: cu ce sunt de acord, cu ce nu sunt de acord.

Ce nou ai invatat? Raportul copiilor. ( Toate obiectele din jurul nostru se numesc corpuri. Corpurile sunt formate din substanțe. Substanțe - din particule).

Teme pentru acasă

Profesorul informează copiii teme pentru acasă(optional):

• rezolva un mic test (Anexa 5).
• test interactiv (Anexa 3).
• vizualizați o prezentare despre apă (Anexa 7)... În prezentare, vă puteți familiariza cu șase fapte cunoscute despre apă. Gândiți-vă băieți, de ce trebuie să cunoașteți mai bine această substanță? Răspuns: cea mai abundentă substanță de pe Pământ. Și ce altă substanță ai vrea să inviti pentru tine (crearea de excursii virtuale).
• studiază un manual electronic (Anexa 4).

Notă: profesorul poate folosi diapozitive suplimentare cu numărul 32, 33, 36.

Slide numărul 32. Sarcină: verificați-vă. Găsiți produse (test interactiv).

Slide numărul 33. Sarcină: verificați-vă. Găsiți corpurile naturii animate și neînsuflețite (test interactiv).

Slide numărul 36. Sarcină: împărțiți corpurile în corpuri de natură animată și neînsuflețită (test interactiv).

Literatură.

1. Gribov P.D. modul în care omul explorează, studiază, folosește natura. 2-3 clase. Volgograd: Profesor, 2004.-64 p.
2. Maksimova T.N. Dezvoltarea lecției pentru curs „ Lumea”: clasa a II-a. - M .: VAKO, 2012.-336s. - (Pentru a ajuta profesorul școlii).
3. Reshetnikova G.N., Strelnikov N.I. Lumea. Clasa 3: materiale de divertisment.- Volgograd: Profesor, 2008. - 264 p.: Ill.
4. Tikhomirova E.M. Teste pe tema „Lumea din jur”: Clasa 2: către AA Pleshakova „Lumea din jurul nostru. Gradul 2”. - M .: Editura „Examen”, 2011. - 22 p.

Starea gazoasă a materiei

Polimerii sunt de origine naturală (țesuturi vegetale și animale) și artificiale (materiale plastice, celuloză, fibră de sticlă etc.).

La fel ca în cazul moleculelor obișnuite, un sistem de macromolecule. formarea unui polimer tinde spre starea cea mai probabilă - un echilibru stabil corespunzător minimului de energie liberă. Prin urmare, în principiu, polimerii ar trebui să aibă și o structură de rețea cristalină. Cu toate acestea, având în vedere volumul și complexitatea macromoleculelor, doar în câteva cazuri s-au putut obține cristale macromoleculare perfecte. În majoritatea cazurilor, polimerii sunt alcătuiți din regiuni cristaline și amorfe.

Stare lichida se caracterizează prin faptul că energia potențială de atracție a moleculelor este oarecum mai mare în valoare absolută energia lor cinetică. Forțele de atracție dintre moleculele dintr-un lichid asigură reținerea moleculelor în volumul lichidului. În același timp, moleculele dintr-un lichid nu sunt conectate între ele prin legături staționare stabile, ca în cristale. Ele umplu strâns spațiul ocupat de fluid, astfel încât fluidele sunt practic incompresibile și au suficient densitate mare... Grupurile de molecule își pot schimba poziția relativă, ceea ce asigură fluiditatea lichidelor. Proprietatea unui fluid de a rezista curgerii se numește vâscozitate. Lichidele sunt caracterizate prin difuzie și mișcare browniană, totuși, în mod semnificativ grad mai mic decât gazele.

Volumul ocupat de lichid este limitat de suprafață. Deoarece o minge are o suprafață minimă pentru un volum dat, lichidul în stare liberă (de exemplu, în gravitate zero) ia forma unei bile.

Lichidele au o anumită structură, care, totuși, este mult mai puțin pronunțată decât cea a solidelor. Cea mai importantă proprietate a lichidelor este izotropia proprietăților. Un model fluid ideal simplu nu a fost încă creat.

Există o stare intermediară între lichide și cristale numită cristal lichid. O caracteristică a cristalelor lichide din punct de vedere molecular este forma alungită, în formă de fus, a moleculelor lor, ceea ce duce la anizotropia proprietăților lor.

Există două tipuri de cristale lichide - nematice și smectice. Smecticii se caracterizează prin prezența unor straturi paralele de molecule care diferă unele de altele în ordinea structurii. În nematică, ordinea este asigurată de orientarea moleculelor. Anizotropia proprietăților cristalelor lichide determină proprietățile optice importante ale acestora. Cristalele lichide pot fi, de exemplu, transparente într-o direcție și opace în cealaltă. Este important ca orientarea moleculelor de cristale lichide și a straturilor acestora să poată fi controlată cu ușurință folosind influente externe(de exemplu, temperatura, câmpurile electrice și magnetice).

Starea gazoasă a materiei apare când

energie kinetică mișcarea termică moleculele depășesc energia potențială a legăturii lor. În acest caz, moleculele tind să se îndepărteze unele de altele. Gazul nu are structură, ocupă întregul volum furnizat acestuia, este ușor compresibil; difuzia are loc cu usurinta in gaze.

Proprietățile substanțelor în stare gazoasă sunt explicate prin teoria cinetică a gazelor. Principalele sale postulate sunt următoarele:

Toate gazele sunt formate din molecule;

Dimensiunile moleculelor sunt neglijabile în comparație cu distanțele dintre ele;

Moleculele sunt în mod constant într-o stare de mișcare haotică (brownian);

Între ciocniri, moleculele rețin viteza constanta circulaţie; traiectorii între ciocniri - segmente de linie dreaptă;

Ciocnirile dintre molecule și molecule cu pereții vaselor sunt perfect elastice, adică. energia cinetică totală a moleculelor care se ciocnesc rămâne neschimbată.

Luați în considerare un model simplificat al unui gaz care respectă postulatele de mai sus. Acest gaz se numește gaz ideal. Fie ca un gaz ideal să conțină N molecule identice, fiecare având o masă m, este într-un vas în formă de cub cu o lungime a muchiei l(fig.5.14). Moleculele se mișcă haotic; viteza medie de deplasare a acestora<v>. Pentru simplitate, împărțim toate moleculele în trei grupuri egale și presupunem că se mișcă numai în direcții perpendiculare pe doi pereți opuși ai vasului (Fig. 5.15).

Orez. 5.14.

Fiecare dintre moleculele de gaz se mișcă cu o viteză<v> în cazul ciocnirii absolut elastice cu peretele vasului, acesta va inversa direcția de mișcare fără a modifica viteza. Momentul molecular<R> = m<v> devine egal în acest caz - m<v>. Modificarea impulsului în fiecare ciocnire este în mod evident egală. Forța care acționează în timpul acestei ciocniri este F= -2m<v>/Δ t... Schimbarea completă a impulsului la ciocnirea cu zidurile tuturor N/ 3molecule egal ... Să definim intervalul de timp Δ t, timp în care vor avea loc toate coliziunile N / 3: D t = 2 //< v >... Atunci valoarea medie a forței care acționează asupra oricărui perete este

Presiune R gazul de pe perete este definit ca raportul de forță<F> spre zona peretelui l 2:

Unde V = l 3 - volumul vasului.

Astfel, presiunea unui gaz este invers proporțională cu volumul său (reamintim că această lege a fost stabilită empiric de Boyle și Marriott).

Rescriem expresia (5.4) ca

Iată energia cinetică medie a moleculelor de gaz. este proporțională temperatura absolută T:

Unde k Este constanta Boltzmann.

Înlocuind (5.6) în (5.5), obținem

Este convenabil să comutați de la numărul de molecule N la numărul de aluniţe n gaz, ne amintim că ( N A este numărul lui Avogadro), și apoi

Unde R = kN A - este constanta universală a gazului.

Expresia (5.8) este ecuația de stare a unui gaz ideal clasic pentru n moli. Această ecuație, scrisă pentru o masă arbitrară m gaz

Unde M - Masă molară gazul se numește ecuația Clapeyron-Mendeleev (vezi (5.3)).

Gazele reale se supun acestei ecuații într-o măsură limitată. Ideea este că ecuațiile (5.8) și (5.9) nu iau în considerare interacțiunea intermoleculară în gazele reale - forțele van der Waals.

Tranziții de fază... O substanță, în funcție de condițiile în care se află, își poate schimba starea de agregare sau, după cum se spune, poate trece de la o fază la alta. Această tranziție se numește tranziție de fază.

După cum sa menționat mai sus, cel mai important factor determinarea stării unei substanțe este temperatura acesteia T caracterizarea energiei cinetice medii a mişcării termice a moleculelor şi a presiunii R... Prin urmare, stările materiei și tranzițiile de fază sunt analizate conform diagramei de stare, unde valorile sunt reprezentate de-a lungul axelor Tși R, iar fiecare punct din planul de coordonate determină starea substanței date corespunzătoare acestor parametri. Să analizăm o diagramă tipică (Figura 5.16). Curbe OA, AB, AK stări separate ale materiei. Cu destule temperaturi scăzute aproape toate substanțele sunt în stare solidă cristalină.

Pe diagramă sunt evidențiate două puncte caracteristice: Ași LA... Punct A numit punct triplu; la temperatura corespunzătoare ( T t) și presiune ( R r) gazul, lichidul și solidul sunt în echilibru în el în același timp.

Punct LA indică o stare critică. În acest moment (la T cr și R cr) diferența dintre lichid și gaz dispare, i.e. acestea din urmă au la fel proprietăți fizice.

Curba OA este curba de sublimare (sublimare); la presiune și temperatură corespunzătoare, are loc o tranziție gaz - solid (solid - gaz), ocolind starea lichidă.

Sub presiune R T< R < R cr trecerea de la starea gazoasă la cea solidă (și invers) se poate realiza numai prin fază lichidă.

Curba AK corespunde evaporării (condensării). La presiune și temperatură corespunzătoare are loc tranziția lichid-gaz (și invers).

Curba AB este curba tranziției „lichid – solid” (topire și cristalizare). Această curbă nu are sfârșit, deoarece starea lichidă diferă întotdeauna de starea cristalină în structură.

Pentru ilustrare, prezentăm forma suprafețelor stărilor materiei în variabile p, v, t(Fig.5.17), unde V- volumul substanței

Literele G, Zh, T desemnează zone ale suprafețelor, ale căror puncte corespund unei stări gazoase, lichide sau solide și zonele suprafete T-G, Zh-T, T-Zh - la stări în două faze. Evident, dacă proiectați liniile de demarcație între faze pe plan de coordonate RT, obținem o diagramă de fază (vezi Fig. 5.16).

Lichid cuantic - heliu... La temperaturi obișnuite în corpurile macroscopice, datorită mișcării termice haotice pronunțate, efectele cuantice sunt imperceptibile. Cu toate acestea, odată cu scăderea temperaturii, aceste efecte pot ieși în prim-plan și pot apărea macroscopic. Deci, de exemplu, cristalele sunt caracterizate prin prezența vibrațiilor termice ale ionilor localizați în locurile rețelei cristaline. Odată cu scăderea temperaturii, amplitudinea oscilațiilor scade, însă, chiar și la apropierea de zero absolut, oscilațiile, contrar conceptelor clasice, nu se opresc.

O explicație a acestui efect rezultă din relația de incertitudine. O scădere a amplitudinii vibrației înseamnă o scădere a regiunii de localizare a particulei, adică incertitudinea coordonatelor sale. În conformitate cu relația de incertitudine, aceasta duce la o creștere a incertitudinii de impuls. Astfel, „oprirea” unei particule este interzisă de legile mecanicii cuantice.

Acest efect pur cuantic se manifestă prin existența unei substanțe care rămâne înăuntru stare lichida chiar și la temperaturi apropiate de zero absolut. Un astfel de lichid „cuantic” este heliul. Energia vibrațiilor în punctul zero se dovedește a fi suficientă pentru a distruge rețeaua cristalină. Cu toate acestea, la o presiune de aproximativ 2,5 MPa, heliul lichid încă cristalizează.

Plasma. Transferul de energie semnificativă către atomii (moleculele) gazului din exterior duce la ionizare, adică la descompunerea atomilor în ioni și electroni liberi. Această stare a materiei se numește plasmă.

Ionizarea are loc, de exemplu, atunci când gazul este puternic încălzit, ceea ce duce la o creștere semnificativă a energiei cinetice a atomilor, când descărcare electricăîn gaz (ionizare prin impact prin particule încărcate), când gazul este expus la radiații electromagnetice (autoionizare). Plasma produsă la temperaturi ultra-înalte se numește plasmă la temperatură înaltă.

Deoarece ionii și electronii din plasmă transportă necompensat sarcini electrice, al lor influenta reciproca esenţial. Între particulele de plasmă încărcate nu există o pereche (ca într-un gaz), ci o interacțiune colectivă. Din acest motiv, plasma se comportă ca un fel mediu elastic, în care diferite vibrații și unde sunt ușor excitate și propagate

Plasma interacționează activ cu câmpurile electrice și magnetice. Plasma este cea mai comună stare a materiei din univers. Stelele sunt făcute din plasmă la temperatură înaltă, nebuloasele reci sunt făcute din temperatură scăzută. Plasma slab ionizată la temperatură joasă este prezentă în ionosfera Pământului.

Literatura pentru capitolul 5

1. Akhiezer A.I., Rekalo Ya.P. Particule elementare... - M .: Nauka, 1986.

2. Azshlov A. Lumea carbonului. - M .: Chimie, 1978.

3. Bronstein MP Atomi și electroni. - M.: Nauka, 1980.

4. Benilovsky VD Aceste cristale lichide uimitoare. - M: Educație, 1987.

5. Vlasov N. A. Antimaterie. - M .: Atomizdat, 1966.

6. Christie R., Pitti A. Structura materiei: o introducere în fizica modernă. - Moscova: Nauka, 1969.

7. Kreichi V. Lumea prin ochi fizica modernă... - M.: Mkr, 1984.

8. Nambu E. Quarki. - M .: Mir, 1984.

9. Okun LB α, β, γ,…,: o introducere elementară în fizica particulelor elementare. - M .: Nauka, 1985.

10. Petrov Yu. I. Fizica particulelor mici. - M .: Nauka, 1982.

11. Și, Purmal A. P. și colab., Cum se transformă substanțele. - M .: Nauka, 1984.

12. Rosenthal IM Particule elementare și structura universului. - M .: Nauka, 1984.

13. Smorodinsky Ya. A. Particule elementare. - M .: Cunoașterea, 1968.

Până în prezent, se știe că există peste 3 milioane. diverse substante... Și această cifră crește în fiecare an, deoarece chimiștii sintetici și alți oameni de știință efectuează în mod constant experimente pentru a obține noi compuși care au proprietăți utile.

Unele dintre substanțe sunt locuitori naturali care se formează natural... Cealaltă jumătate sunt artificiale și sintetice. Cu toate acestea, în primul și al doilea caz, o parte semnificativă este formată din substanțe gazoase, exemple și caracteristici ale cărora le vom lua în considerare în acest articol.

Starea de agregare a substanțelor

Încă din secolul al XVII-lea, s-a presupus că toți compușii cunoscuți sunt capabili să existe în trei stări de agregare: substanțe solide, lichide, gazoase. Cu toate acestea, cercetări atente din ultimele decenii în domeniul astronomiei, fizicii, chimiei, biologie spațială iar alte ştiinţe au dovedit că există o altă formă. Aceasta este plasmă.

Ce este? Acest lucru este parțial sau complet și se dovedește că există o majoritate covârșitoare a acestor substanțe în Univers. Deci, în starea plasmei:

• materie interstelară;
• materie cosmică;
• straturile superioare ale atmosferei;
• nebuloasă;
• compoziția multor planete;
• stele.

Prin urmare, astăzi se spune că există substanțe solide, lichide, gazoase și plasmă. Apropo, fiecare gaz poate fi transformat artificial într-o astfel de stare prin supunerea acestuia la ionizare, adică făcându-l să se transforme în ioni.

Substanțe gazoase: exemple

Există o mulțime de exemple de substanțe luate în considerare. La urma urmei, gazele sunt cunoscute încă din secolul al XVII-lea, când van Helmont, un naturalist, a primit pentru prima dată dioxid de carbonși a început să-i cerceteze proprietățile. Apropo, el a dat și numele acestui grup de compuși, deoarece, în opinia sa, gazele sunt ceva dezordonat, haotic, asociat cu spiritele și ceva invizibil, dar tangibil. Acest nume a prins rădăcini și în Rusia.

Puteți clasifica toate substanțele gazoase, atunci va fi mai ușor să dați exemple. La urma urmei, este dificil să acoperiți toată diversitatea.

Compoziția se distinge:

• simplu,
• molecule complexe.

Primul grup îi include pe cei care constau din aceiași atomi în orice număr dintre ei. Exemplu: oxigen - O 2, ozon - O 3, hidrogen - H 2, clor - CL 2, fluor - F 2, azot - N 2 și altele.

• hidrogen sulfurat - H2S;
• acid clorhidric - HCL;
• metan - CH4;
• dioxid de sulf - SO2;
• gaz brun - NO 2;
• freon - CF 2 CL 2;
• amoniac - NH 3 și altele.

Clasificarea substanţelor după natura

De asemenea, puteți clasifica tipurile de substanțe gazoase în funcție de apartenența lor la lumea organică și anorganică. Adică prin natura atomilor constituenți. Gazele organice sunt:

• primii cinci reprezentanți (metan, etan, propan, butan, pentan). Formula generală Cn H2n + 2;
• etilenă - C2H4;
• acetilenă sau etină - C2H2;
• metilamină - CH 3 NH 2 și altele.

O altă clasificare care poate fi aplicată compușilor în cauză este fisiunea bazată pe particulele constitutive. Nu toate substanțele gazoase sunt formate din atomi. Exemple de structuri în care sunt prezenți ioni, molecule, fotoni, electroni, Particule browniene, plasma, se referă și la compuși în această stare de agregare.

Proprietățile gazului

Caracteristicile substanțelor în starea considerată diferă de cele ale compușilor solizi sau lichizi. Chestia este că proprietățile substanțelor gazoase sunt speciale. Particulele lor sunt ușor și rapid mobile, substanța în ansamblu este izotropă, adică proprietățile nu sunt determinate de direcția de mișcare a structurilor incluse în compoziție.

Este posibil să se desemneze cele mai importante proprietăți fizice ale substanțelor gazoase, care le vor distinge de toate celelalte forme ale existenței materiei.

1. Acestea sunt astfel de conexiuni care nu pot fi văzute și controlate, simțite în moduri umane obișnuite. Pentru a înțelege proprietățile și a identifica un anumit gaz, se bazează pe patru parametri care îi descriu pe toți: presiunea, temperatura, cantitatea de substanță (mol), volumul.
2. Spre deosebire de lichide, gazele sunt capabile să ocupe întregul spațiu fără reziduuri, fiind limitate doar de dimensiunea vasului sau a încăperii.
3. Toate gazele sunt ușor de amestecat între ele, în timp ce acești compuși nu au interfață.
4. Există reprezentanți mai ușori și mai grei, prin urmare, sub influența gravitației și a timpului, este posibil să se vadă separarea lor.
5. Difuzia este una dintre proprietăți esențiale aceşti compuşi. Capacitatea de a pătrunde în alte substanțe și de a le satura din interior, făcând în același timp mișcări complet dezordonate în structura sa.
6. Gaze reale electricitate nu poate conduce, totuși, dacă vorbim despre substanțe rarefiate și ionizate, atunci conductivitatea crește brusc.
7. Capacitatea termică și conductibilitatea termică a gazelor sunt scăzute și fluctuează în diferite specii.
8. Vâscozitatea crește odată cu creșterea presiunii și a temperaturii.
9. Există două opțiuni pentru tranziția interfazelor: evaporare - lichidul se transformă în vapori, sublimare - un lichid solid, care ocolește, devine gazos.

O trăsătură distinctivă a vaporilor din gazele adevărate este că primul la anumite condiții sunt capabili să intre într-o fază lichidă sau solidă, dar acestea din urmă nu sunt. De asemenea, trebuie remarcată capacitatea compușilor în cauză de a rezista la deformări și de a fi fluidi.

Astfel de proprietăți ale substanțelor gazoase fac posibilă utilizarea lor pe scară largă în cea mai mare parte zone diferiteștiință și tehnologie, industrie și economie nationala... În plus, caracteristicile specifice sunt strict individuale pentru fiecare reprezentant. Am luat în considerare doar trăsăturile comune tuturor structurilor reale.

Compresibilitatea

La temperaturi diferite, precum și sub influența presiunii, gazele sunt capabile să se comprima, crescând concentrația lor și reducând volumul ocupat. La temperaturi ridicate se extind, la temperaturi scăzute se contractă.

Modificările apar și sub presiune. Densitatea substanțelor gazoase crește și, la atingerea unui punct critic, care este diferit pentru fiecare reprezentant, se poate produce o trecere la o altă stare de agregare.

Oameni de știință majori care contribuie la dezvoltarea științei gazelor

Există mulți astfel de oameni, deoarece studiul gazelor este un proces laborios și de lungă durată istorică. Să ne oprim pe cel mai mult personalități celebre care a reușit să facă cel mai mult descoperiri semnificative.

1. în 1811 a făcut o descoperire. Nu contează ce fel de gaze, principalul lucru este că, în aceleași condiții, acestea sunt conținute într-un volum de aceeași cantitate de numărul de molecule. Există o valoare calculată numită după numele de familie al omului de știință. Este egal cu 6,03 * 10 23 de molecule pentru 1 mol de orice gaz.
2. Fermi - a creat teoria unui gaz cuantic ideal.
3. Gay-Lussac, Boyle-Marriott sunt numele oamenilor de știință care au creat ecuațiile cinetice de bază pentru calcule.
4. Robert Boyle.
5. John Dalton.
6. Jacques Charles și mulți alți oameni de știință.

Structura substanțelor gazoase

Cel mai caracteristica principalăîn construcția rețelei cristaline a substanțelor luate în considerare, este faptul că în nodurile sale există fie atomi, fie molecule care sunt legate între ele prin legături covalente slabe. Există și forțe van der Waals când este vorba despre ioni, electroni și alte sisteme cuantice.

Prin urmare, principalele tipuri de structuri ale rețelelor de gaze sunt:

• atomic;
• molecular.

Legăturile din interior se rup ușor, astfel încât aceste conexiuni nu au o formă constantă, ci umplu întreg volumul spațial. Acest lucru explică, de asemenea, lipsa conductibilității electrice și conductibilitatea termică slabă. Dar izolarea termică a gazelor este bună, deoarece, datorită difuziei, ele sunt capabile să pătrundă în solide și să ocupe spații de grup liber în interiorul lor. În același timp, aerul nu este lăsat să treacă, căldura este reținută. Aceasta este baza pentru utilizarea gazelor și solidelor în agregat în scopuri de construcție.

Substanțe simple printre gaze

Ce gaze aparțin acestei categorii ca structură și structură, am discutat deja mai sus. Acestea sunt cele care sunt formate din aceiași atomi. Există multe exemple, deoarece o parte semnificativă a nemetalelor din toate sistem periodicîn condiţii normale, există în această stare de agregare. De exemplu:

• fosforul alb este unul dintre acest element;
• azot;
• oxigen;
• fluor;
• clor;
• heliu;
• neon;
• argon;
• cripton;
• xenon.

Moleculele acestor gaze pot fi fie monoatomice (gaze nobile), fie poliatomice (ozon - O 3). Tipul de legătură este covalent nepolar, în cele mai multe cazuri destul de slab, dar nu în toate. Celulă de cristal tip molecular, care permite acestor substanțe să treacă ușor de la o stare de agregare la alta. Deci, de exemplu, iodul în condiții normale este cristale violet închis cu o strălucire metalică. Cu toate acestea, atunci când sunt încălzite, se sublimă în nori de gaz violet strălucitor - I 2.

Apropo, orice substanță, inclusiv metalele, în anumite condiții poate exista în stare gazoasă.

Compuși complecși de natură gazoasă

Aceste gaze sunt, desigur, majoritatea. Diverse combinații de atomi din molecule, uniți prin legături covalente și interacțiuni van der Waals, permit formarea a sute de reprezentanți diferiți ai stării agregate considerate.

Exemple anume substanțe complexe printre gaze pot fi toți compușii formați din două sau mai multe elemente diferite. Acestea includ:

• propan;
• butan;
• acetilenă;
• amoniac;
• silan;
• fosfină;
• metan;
• disulfură de carbon;
• dioxid de sulf;
• gaz brun;
• freon;
• etilenă și altele.

Rețea cristalină de tip molecular. Multe dintre ele se dizolvă ușor în apă, formând acizii corespunzători. Majoritatea astfel de compuși reprezintă o parte importantă a sintezelor chimice efectuate în industrie.

Metanul și omologii săi

Uneori concept general„gaz” înseamnă un mineral natural care este un amestec de produse gazoase de natură predominant organică. El este cel care conține substanțe precum:

• metan;
• etan;
• propan;
• butan;
• etilenă;
• acetilenă;
• pentan și alții.

În industrie, acestea sunt foarte importante, deoarece amestecul propan-butan este gazul de uz casnic pe care oamenii îl folosesc pentru a găti alimentele, care este folosit ca sursă de energie și căldură.

Multe dintre ele sunt folosite pentru sinteza alcoolilor, aldehidelor, acizilor si altele materie organică... Consumul anual gaz natural este calculat în trilioane de metri cubi, iar acest lucru este destul de justificat.

Oxigen și dioxid de carbon

Ce substanțe gazoase pot fi numite cele mai răspândite și cunoscute chiar și elevilor de clasa I? Răspunsul este evident - oxigen și dioxid de carbon. La urma urmei, ei sunt participanții direcți la schimbul de gaze care are loc în toate ființele vii de pe planetă.

Se știe că datorită oxigenului este posibilă viața, deoarece numai unele specii sunt capabile să existe fără el. bacterii anaerobe... Și dioxid de carbon - produs necesar„hrană” pentru toate plantele care o absorb pentru a desfășura procesul de fotosinteză.

Din punct de vedere chimic, atât oxigenul, cât și dioxidul de carbon sunt substanțe importante pentru sinteza compușilor. Primul este un agent oxidant puternic, al doilea este mai des un agent reducător.

Halogeni

Acesta este un grup de compuși în care atomii sunt particule substanta gazoasa conectate în perechi între ele datorită unei legături covalente nepolare. Cu toate acestea, nu toți halogenii sunt gaze. Bromul este un lichid în condiții normale, iar iodul este un solid ușor de sublimat. Fluorul și clorul sunt substanțe otrăvitoare periculoase pentru sănătatea ființelor vii, care sunt cei mai puternici agenți oxidanți și sunt utilizate pe scară largă în sinteze.

Lumea din jurul nostru este o varietate de obiecte și forme. Dar toată diversitatea lumii noastre poate fi împărțită condiționat în trei grupuri: corpuri, substanțe și particule. Cum să le distingem și ce caracterizează fiecare dintre aceste concepte, vor fi discutate în lecția despre lumea înconjurătoare din clasa a 3-a.

Corp

Din punctul de vedere al științei, orice obiect este un corp. Tot ceea ce te înconjoară, acasă, în clasă, pe stradă, sunt trupuri. De exemplu, o cană, masă, telefon, piatră, scaun, minge.

După origine, organismul poate fi:

• natural- creat de natură;
• artificial- creat de om;
• în viaţă;
• neînsufleţit.

Orez. 1. Varietate de corpuri

Organismul se caracterizează prin:

• mărimea;
• formă;
• culoare
• masa;
• temperatura.

La împărțire, orice corp se transformă într-un obiect nou. De exemplu, un stilou este un corp, dar dacă îl demontați, obțineți câteva detalii.

Substanțe

Substanța este din ce este făcut corpul. Un articol poate fi compus din mai multe substanțe. De exemplu, un ulcior este făcut din lut, o eșarfă este tricotată din lână, o lingură este făcută din metal.

TOP-4 articolecare citesc împreună cu asta

Orez. 2. Substanțe

Substanțele sunt în trei stări:

• solid- cele care pot fi atinse;
• lichid- de exemplu, apa;
• gazos- aer.

Unul dintre proprietăți uimitoare unele corpuri - aceasta este capacitatea de a trece de la o stare la alta sub influența anumitor factori. De exemplu, apa la temperaturi sub zero ia forma solidă de gheață, iar la 100 de grade Celsius începe să fiarbă și se transformă într-o formă gazoasă - abur.

Spre deosebire de un corp, substanțele nu se schimbă în timpul fisiunii. Dacă cubul de zahăr este împărțit în mai multe părți, atunci fiecare dintre ele va fi în continuare zahăr. Sau turnați apă în căni, va rămâne apă și nu va deveni o substanță nouă.

Particule

Substanțele sunt formate din unități și mai mici. Sunt atât de mici încât nu pot fi văzute fără microscop. Se numesc particule.

Particulele păstrează proprietățile substanței. Ca experiment, puteți amesteca un cub de zahăr în apă. Acest lucru va face lichidul dulce, dar nu vom vedea substanța, deoarece particulele de zahăr s-au amestecat cu particulele de apă.

Există spațiu liber între particule. Starea materiei va depinde de cât de strâns sunt elementele în ea. În solide, aproape nu există goluri între particule, în lichid există o anumită distanță între elemente, iar în substanțele gazoase, particulele se mișcă liber, deoarece există o distanță mare între ele.

Orez. 3. Particule în diferite corpuri

Ce am învățat?

Subiectul „Corpi, substanțe, particule” din lumea din jurul nostru este un subiect foarte interesant de discuție. Se pot face multe experimente pentru a le studia proprietățile. Corpurile sunt obiecte complexe formate din una sau mai multe substanțe. La rândul său, în orice material există un set de cele mai mici elemente indivizibile - particule.