Сили та потенційна енергія взаємодії молекул. Будова газів, рідин та твердих тіл. Явище теплового розширення твердих тел. Зміна агрегатних станів

Що відбувається з молекулами речовини, коли речовина
перебуває у різних агрегатних станах?
яка швидкість молекул речовини?
Яка відстань між молекулами?
яке взаємне розташування молекул?

газ
рідина

тверде
тіло

Перехід речовини з твердого стану в рідкий
називають плавленням
Тілу повідомляють енергію
речовини?
їх
розташування?
Коли тіло почне плавитись?
при плавленні?
при плавленні?

Перехід речовини з рідкого стану у твердий
називають кристалізацією
рідина віддає енергію
Як змінюється внутрішня енергія
речовини?
розташування?
Коли тіло почне кристалізуватись?
Чи змінюються молекули речовини
при кристалізації?
Як змінюється температура речовини
при кристалізації?

Фізична величина, що показує скільки теплоти
необхідно для перетворення 1 кг кристалічної речовини, взятої
при температурі плавлення, в рідину тієї ж температури, називається
питомою теплотою плавлення

Одиниця виміру:
Дж
кг
Позначається:
, t C
3t
2t
1t
Поглинання Q
Виділення Q
m 
Q
плавлення
m 
Q
затвердіння
нагрівання
t плавлення = t затвердіння
про
х
л
а
ж
д
, tмін
е
н
і
е

"Читаємо графік"
Яка ділянка графіка відповідає зростанню внутрішньої енергії
Які ділянки графіка відповідають зростанню температури
Охарактеризуйте початковий стан
Які перетворення відбуваються із речовиною?
речовини? зменшенню?
речовини? зменшенню?
речовини
1
3
2
4

"Читаємо графік"
У який час почався процес плавлення речовини?
У який час речовина кристалізувалося?
Чому дорівнює температура плавлення речовини? кристалізації?
Скільки тривало: - нагрівання твердого тіла;
плавлення речовини;
охолодження рідини?

Перевір себе!
1. При плавленні тіла...
а) теплота може і поглинатися і виділятися.
б) теплота не поглинається та не виділяється.
в) теплота поглинається.
г) теплота вирізняється.
2. При кристалізації рідини...
а) температура може і збільшуватися, і знижуватися.
б) температура не змінюється.
в) температура знижується.
г) температура підвищується.
3. При плавленні кристалічного тіла...
а) температура знижується.
б) температура може підвищуватися, і знижуватися.
в) температура не змінюється.
г) температура підвищується.
4. При агрегатних перетвореннях речовини кількість молекул речовини …
а) не змінюється.
б) може збільшуватися, і зменшуватися.
в) зменшується.
г) збільшується.
Відповідь: 1в 2б 3в 4а

Перехід речовини з рідкого стану в
газоподібне називають пароутворенням
Як змінюється внутрішня енергія
речовини при пароутворенні?
Як змінюється енергія молекул і
їхнє розташування?
Чи змінюються молекули речовини
при пароутворенні?
Як змінюється температура
речовини при пароутворенні?

Перехід речовини з газоподібного стану в рідкий
називають конденсацією
Як змінюється внутрішня енергія
речовини під час конденсації?
Як змінюється енергія молекул і
їхнє розташування?
Чи змінюються молекули речовини
при конденсації?

Випаровування – пароутворення,
те, що відбувається з поверхні рідини
1. Які молекули залишають рідину
при випаровуванні?
2. Як змінюється внутрішня енергія
рідини під час випаровування?
3. При якій температурі може
відбуватися випаровування?
4. Як змінюється маса рідини при
випаровуванні?

Поясні, чому:
вода зі блюдця випарувалася швидше?
порушилася рівновага ваг?
через кілька днів рівень різних
рідин став різним.

Поясни
Як відбуватиметься випаровування, якщо
над рідиною дме вітер?
Чому вода з тарілки випаровується швидше, ніж із миски?

кипіння
1. Що утворюється на стінках банки, якщо вона
довго стояла із водою?
2. Що знаходиться в цих пухирцях?
3. Поверхня бульбашок одночасно
є поверхнею рідини. Що буде
відбуватися з поверхні всередині бульбашок?
кипіння

Гарячий лід
Ми звикли вважати, що вода
не може бути у твердому стані
при t вище 0°С.
Англійський фізик Бріджмен з
казав, що вода під тиском р ~
2*109 Па залишається твердою навіть за
t = 76 0С. Це так званий «го
рячий лід 5». Взяти його в руки не
про властивості цього різновиду
сті льоду дізналися непрямим чином.
«Гарячий лід» щільніший за воду (1050
кг/м3), він тоне у воді.
Сьогодні відомо більше 10 разів
льоду з дивовижними
якостями.
Сухий лід
При згорянні вугілля можна підлозі
не жар, а навпаки, холод. Для
цього вугілля спалюють у котлах,
дим, що утворюється, очищають і
вловлюють у ньому вуглекислий газ.
Його охолоджують і стискають до
тиску 7*106 Па. Виходить
рідка вуглекислота. Її зберігають у
товстостінних балонах.
При відкриванні крана рідка
вуглекислота різко розширюється і
охолоджується, перетворюючись на тверд
дую вуглекислоту - «сухий лід».
Під впливом теплоти пластівці
сухого льоду відразу переходять у газ,
минаючи рідкий стан.

"Агрегатний стан речовини" - Конденсація Кристалізація. Пароутворення. Зміст. Tкристалізації = tплавлення. Агрегатні стани речовини. Графік процесів зміни агрегатного стану речовини. Нагрівання води. Охолодження води. Плавлення. Нагрівання льоду. Три стани речовини. Tплавлення = const. Процеси з поглинанням та виділенням тепла.

«Тест «Теплові явища»» – явище теплопередачі. Історія із чаєм. Перевірка. Хазяйка вдома. Античний афоризм. Конвекція. Криве нагрівання кристалічної речовини. Охолодження твердого тіла. Про теплоту почнемо розповідь. Завдяки якому способу теплопередачі можна грітись біля каміна. Зорова гімнастика. Дослідницька робота.

"Речовина та її стан" - Навіть пар сталевий над нею Спостерігається тоді. Набувають форми судини, Кисень буває твердим, Рідким теж може бути. В агрегатних станах вода властивості покаже нам завжди. Не мають власної. Складається із молекул весь світ! Рідким, Твердим, Молекула – найменша частка речовини. Форми та постійного.

«3 стани речовини» - Речовина. Кристалізація. Лід. Приклади процесів. Пароутворення. Стану. Розташування молекул у рідинах. Виріши кросворд. Конденсація. Характер руху та взаємодії частинок. Розташування молекул у газах. Цікаві факти. Властивості рідин. Запитання до кросворду. Властивості твердих тіл. Зміна фізичних властивостей речовини.

«Три стани речовини» - Тверде тіло. Фізика 7 клас. Чому тверді тіла зберігають форму? Три стани речовини. До чого призводить підвищення температури твердого тіла? Що можна сказати про розташування молекул під час нагрівання води до кипіння? Вода випарувалася і перетворилася на пару. Запитання: Чи можна відкрити посудину заповнити газом на 50%?

"Теплові явища 8 клас" - 2. Не зрозуміло, чому ...? Місяць світить, але не гріє? Чи відомо вам, як у побуті людина враховує теплові явища? Ви замислювалися над питанням: Чому у сучасному будинку жити комфортно? Мама має рацію, коли називає свою дитину «Сонечко ти моє»? Теплові явища у твоєму будинку. У чорному одязі влітку спекотно?

Перехід речовини з твердого кристалічного стану в рідке називається плавленням. Щоб розплавити тверде кристалічне тіло, його потрібно нагріти до певної температури, тобто підвести тепло.Температура, за якої речовина плавиться, називаєтьсятемпературою плавлення речовини.

Зворотний процес - перехід з рідкого стану в твердий - відбувається при зниженні температури, тобто тепло відводиться. Перехід речовини з рідкого стану в твердий називаєтьсязатвердінням , або кристаллізацією . Температура, за якої речовина кристалізується, називаєтьсятемпературою кристаліції .

Досвід показує, що будь-яка речовина кристалізується і плавиться за однієї і тієї ж температури.

На малюнку представлений графік залежності температури кристалічного тіла (льоду) від часу нагрівання (від точки Адо точки D)та часу охолодження (від точки Dдо точки K). На ньому горизонтальною осі відкладено час, а вертикальною — температура.

З графіка видно, що спостереження за процесом почалося з моменту, коли температура льоду була -40 ° С, або, як кажуть, температура в початковий момент часу tпоч= -40 ° С (крапка Ана графіку). При подальшому нагріванні температура льоду зростає (на графіці це ділянка АВ). Збільшення температури відбувається до 0 ° С - температури плавлення льоду. При 0°С лід починає плавитися, яке температура перестає зростати. Протягом усього часу плавлення (тобто поки весь лід не розплавиться) температура льоду не змінюється, хоча пальник продовжує горіти і тепло, отже, підводиться. Процесу плавлення відповідає горизонтальна ділянка графіка НД . Тільки після того, як весь лід розплавиться і перетвориться на воду, температура знову починає підніматися (ділянка CD). Після того, як температура води досягне +40 °С, пальник гасять і воду починають охолоджувати, тобто тепло відводять (для цього можна посудину з водою помістити в іншу, більшу посудину з льодом). Температура води починає знижуватись (ділянка DE). При досягненні температури 0 °С температура води перестає знижуватися, незважаючи на те, що тепло, як і раніше, відводиться. Це йде процес кристалізації води - утворення льоду (горі-зонтальна ділянка EF). Поки вся вода не перетвориться на кригу, температура не зміниться. Лише після цього починає зменшуватись температура льоду (ділянка FK).

Вигляд розглянутого графіка пояснюється так. На ділянці АВзавдяки теплу, що підводиться, середня кінетична енергія молекул льоду збільшується, і температура його підвищується. На ділянці НДвся енергія, одержувана вмістом колби, витрачається на руйнування кристалічних ґрат льоду: упорядковане просторове розташування його молекул змінюється невпорядкованим, змінюється відстань між молекулами, тобто. відбувається перебудова молекул таким чином, що речовина стає рідкою. Середня кінетична енергія молекул при цьому не змінюється, тому незмінною залишається і температура. Подальше підвищення температури розплавленої льоду-води (на ділянці CD) означає збільшення кінетичної енергії молекул води внаслідок тепла, що підводиться пальником.

При охолодженні води (ділянка DE) частина енергії у неї відбирається, молекули води рухаються з меншими швидкостями, їхня середня кінетична енергія падає — температура зменшується, вода охолоджується. При 0°С (горизонтальна ділянка EF) молекули починають шикуватися в певному порядку, утворюючи кристалічну решітку. Поки цей процес не завершиться, температура речовини не зміниться, незважаючи на тепло, що відводиться, а це означає, що при отвер-деваніі рідина (вода) виділяє енергію. Це якраз та енергія, яку поглинув лід, перетворюючись на рідину (ділянка) НД). Внутрішня енергія у рідини більша, ніж у твердого тіла. При плавленні (і кристалізації) внутрішня енергія тіла змінюється стрибком.

Метали, що плавляться за температури вище 1650 ºС, називають тугоплавкими(титан, хром, молібден та ін.). Найвища температура плавлення серед них у вольфраму – близько 3400 °С. Тугоплавкі метали та їх сполуки використовують як жароміцні матеріали в літакобудуванні, ракетобудуванні та космічній техніці, атомній енергетиці.

Наголосимо ще раз, що при плавленні речовина поглинає енергію. При кристалізації воно, навпаки, віддає їх у довкілля. Отримуючи певну кількість теплоти, що виділяється при кристалізації, нагрівається середовище. Це добре відомо багатьом птахам. Недаром їх можна помітити взимку в морозну погоду тими, хто сидить на льоду, який покриває річки та озера. Через виділення енергії при утворенні льоду повітря над ним виявляється на кілька градусів теплішим, ніж у лісі на деревах, і птахи цим користуються.

Плавлення аморфних речовин.

Наявність певної точки плавлення- Це важлива ознака кристалічних речовин. Саме за цією ознакою їх легко відрізнити від аморфних тіл, які також відносять до твердих тіл. До них, зокрема, належать шибки, дуже в'язкі смоли, пластмаси.

Аморфні речовини(на відміну від кристалічних) немає певної температури плавлення — де вони плавляться, а размягчаются. При нагріванні шматок скла, наприклад, спочатку стає з твердого м'яким, його легко можна гнути або розтягувати; при вищій температурі шматок починає змінювати свою форму під впливом своєї тяжкості. У міру нагрівання густа в'язка маса набуває форми тієї судини, в якій лежить. Ця маса спочатку густа, як мед, потім як сметана і, нарешті, стає майже такою ж малов'язкою рідиною, як вода. Проте вказати певну температуру переходу твердого тіла у рідке тут неможливо, оскільки її немає.

Причини цього лежать у корінному відмінності будови аморфних тіл від кристалічних будови. Атоми в аморфних тілах розташовані безладно. Аморфні тіла за своєю будовою нагадують рідину. Вже у твердому склі атоми розташовані безладно. Значить, підвищення температури скла лише збільшує розмах коливань його молекул, дає їм поступово дедалі більшу і більшу свободу переміщення. Тому скло розм'якшується поступово і не виявляє різкого переходу "тверде-рідке", характерного для переходу від розташування молекул у строгому порядку до безладного.

Теплота плавлення.

Теплота плавлення— це кількість теплоти, яку необхідно повідомити речовині при постійному тиску та постійній температурі, що дорівнює температурі плавлення, щоб повністю перевести його з твердого кристалічного стану в рідкий. Теплота плавлення дорівнює тій кількості теплоти, яка виділяється при кристалізації речовини з рідкого стану. При плавленні вся теплота, що підводиться до речовини, йде на збільшення потенційної енергії його молекул. Кінетична енергія не змінюється, оскільки плавлення йде за постійної температури.

Вивчаючи на досвіді плавлення різних речовин однієї і тієї ж маси, можна помітити, що для перетворення їх на рідину потрібна різна кількість теплоти. Наприклад, щоб розплавити один кілограм льоду, потрібно витратити 332 Дж енергії, а щоб розплавити 1 кг свинцю — 25 кДж .

Кількість теплоти, що виділяється тілом, вважається негативним. Тому при розрахунку кількості теплоти, що виділяється при кристалізації речовини масою mслід користуватися тією ж формулою, але зі знаком «мінус»:

Теплота згоряння.

Теплота згоряння(або теплотворна здатність, калорійність) - це кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні палива.

Для нагрівання тіл часто використовують енергію, що виділяється під час згоряння палива. Звичайне паливо (вугілля, нафта, бензин) містить вуглець. При горінні атоми вуглецю з'єднуються з атомами кисню, що у повітрі, у результаті утворюються молекули вуглекислого газу. Кінетична енергія цих молекул виявляється більшою, ніж у вихідних частинок. Збільшення кінетичної енергії молекул у процесі горіння називають виділенням енергії. Енергія, що виділяється при повному згорянні палива, є теплота згоряння цього палива.

Теплота згоряння палива залежить від виду палива та його маси. Чим більша маса палива, тим більша кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні.

Фізична величина , що показує, скільки теплоти виділяється при повному згорянні палива масою 1 кг, називається питомою теплотою згоряння палива.Питому теплоту згоряння позначають буквоюqі вимірюють у джоулях на кілограм (Дж/кг).

Кількість теплоти Q, що виділяється при згоранні mкг палива, визначають за формулою:

Щоб знайти кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні палива довільної маси, потрібно питому теплоту згоряння палива помножити на його масу.

Дуже якісна презентація для школярів (7 клас), які вивчають фізику на тему "Зміна агрегатного стану речовини". Формат презентації - Powerpoint. Містить 17 слайдів із ілюстраціями.

Фрагменти з презентації:

• Що відбувається з молекулами речовини, коли речовина перебуває у різних агрегатних станах?
• яка швидкість молекул речовини?
• Яка відстань між молекулами?
• яке взаємне розташування молекул?

Плавлення

Перехід речовини з твердого стану рідке називають плавленням. Тілу повідомляють енергію.

• Як змінюється енергія молекул та їх розташування
• Коли тіло почне плавитись?
• Чи змінюються молекули речовини під час плавлення?
• Як змінюється температура речовини під час плавлення?

Кристалізація

Перехід речовини з рідкого стану у твердий називають кристалізацією. Рідина дає енергію.

• Як змінюється внутрішня енергія речовини?
• Коли тіло почне кристалізуватись?
• Чи змінюються молекули речовини під час кристалізації?
• Як змінюється температура речовини під час кристалізації?

Фізична величина, що показує скільки теплоти необхідно перетворення 1 кг кристалічного речовини, взятого при температурі плавлення, в рідину тієї ж температури, називається питомою теплотою плавлення.

Температура плавлення дорівнює температурі затвердіння.

Читаємо графік:

• У який час почався процес плавлення речовини?
• У який час речовина кристалізувалося?
• Чому дорівнює температура плавлення речовини? кристалізації?
• Скільки тривало: - нагрівання твердого тіла; плавлення речовини; охолодження рідини?

Перевір себе:

1. При плавленні тіла...

1. теплота може і поглинатися і виділятися.
2. теплота не поглинається та не виділяється.
3. теплота поглинається.
4. теплота вирізняється.

2. При кристалізації рідини...

• температура не змінюється.
• температура знижується.
• температура підвищується.

3. При плавленні кристалічного тіла...

1. температура знижується.
2. температура може підвищуватися, і знижуватися.
3. температура не змінюється.
4. температура підвищується.

4. При агрегатних перетвореннях речовини кількість молекул речовини …

1. не змінюється.
2. може збільшуватися, і зменшуватися.
3. зменшується.
4. збільшується.

Пароутворення

Перехід речовини з рідкого стану газоподібне називають пароутворенням.

• Як змінюється внутрішня енергія речовини при пароутворенні?
• Як змінюється енергія молекул та їхнє розташування?
• Чи змінюються молекули речовини при пароутворенні?
• Як змінюється температура речовини при пароутворенні?

Конденсація

Перехід речовини з газоподібного стану рідке називають конденсацією.

• Як змінюється внутрішня енергія речовини під час конденсації?
• Як змінюється енергія молекул та їхнє розташування?
• Чи змінюються молекули речовини під час конденсації?

Випаровування

Випаровування - пароутворення, що відбувається з поверхні рідини.

• Які молекули залишають рідину під час випаровування?
• Як змінюється внутрішня енергія рідини під час випаровування?
• За якої температури може відбуватися випаровування?
• Як змінюється маса рідини під час випаровування?

Кипіння

• Що утворюється на стінах банки, якщо довго стояла з водою?
• Що знаходиться в цих пухирцях?
• Поверхня бульбашок одночасно є поверхнею рідини. Що відбуватиметься з поверхні всередині бульбашок?

Порівняйте процеси випаровування та кипіння:

• У якій частині рідини відбувається пароутворення?
• Які зміни температури рідини відбуваються у процесі пароутворення?
• Як змінюється внутрішня енергія рідини у процесі пароутворення?
• Від чого залежить швидкість перебігу процесу?

Робота газу та пари при розширенні.

• Чому іноді підстрибує кришка чайника, коли у ньому кипить вода?
• Кода пар штовхає кришку чайника, що він робить?
• Які перетворення енергії відбуваються, коли кришка підстрибує?

Гарячий лід

Англійський фізик Бріджмен показав, що вода під тиском р ~ 2000 МПа залишається твердою навіть за t = 76 градусів цельсію. Це так званий «гарячий лід». Взяти його в руки не можна, про властивості цього різновиду льоду дізналися непрямим чином.

«Гарячий лід» щільніший за воду (1050 кг/м3), він тоне у воді. Сьогодні відомо понад 10 різновидів льоду із дивовижними якостями.

Сухий лід

При згорянні вугілля можна отримати жар, а навпаки, холод. Для цього вугілля спалюють в котлах, дим, що утворюється, очищають і вловлюють в ньому вуглекислий газ. Його охолоджують та стискають до тиску 7*106 Па. Виходить рідка вуглекислота. Її зберігають у товстостінних балонах.

При відкритті крана рідка вуглекислота різко розширюється і охолоджується, перетворюючись на тверду вуглекислоту - "сухий лід". Під впливом теплоти пластівці сухого льоду відразу переходять у газ, минаючи рідкий стан.