Тепловые явления. Основные положения МКТ

Глава 1. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПРИРОДЕ ТЕПЛОТЫ.
ТЕМА 1: Тепловые явления.
Цель: познакомить учащихся с развитием научных взглядов на природу тепла.
Дом. зад: § 1.1-1.4. стр3 -13.
I. ФИЗИКА И МЕХАНИКА.
1. механика Ньютона количественно описывает движение: перемещение тел в пространстве с
течением времени.
2. но механика Ньютона не отвечает на вопрос вследствие каких физ-их причин
появляются те или иные силы; какова природа сил.
3. применение законов механики к описанию движения атомов в телах привело к созданию
МКТ тепловых явлений (механической теории тепла).
4. однако при построении этой теории выяснилось, что одни только законы механики не
могут объяснить 1) многообразие тепловых процессов;
2) электромагнитные явления;
5. для объяснения движения микрочастиц была построена новая теория – квантовая механика.
II. Тепловые явления – самые распространенные после механического движения.
1. роль тепловых явлений на климат планеты, на живые организмы.
2. зависимость свойств тел от температуры.
Пр: размеры, упругость, эл.сопротивление, магнитные и оптические св-ва твёрдых и меняются
при охлаждении или нагревании.
3. течение тепловых процессов связано со строением вещества, его внутренней структурой.
4. тепловые явления в технике: холодильные установки, тепловые двигатели, обогреватели
воды, воздуха и т.д.
III. Развитие представлений о природе тепловых явлений.
1.
Демокрит 460-370 лет до н.э. «Всё состоит из атомов… вещи отличаются друг от друга
атомами, из которых состоят, их порядком и положением». – идеи, без док-в.
2.
XVII век- зарождение первой научной теории
тепла. Изобретён термометр. Ньютон попытался
объяснить расширение газов.
3.
XVIII век – образовались две диаметрально
противоположные теории – вещественная теория тепла
(теплород) и корпускулярная теория тепла (движение
частиц, составляющих тела). Ломоносов и Бернулли
сторонники МКТ.К середине XVIII века временную
победу одержала теория теплорода (док-ли сохранение
кол-ва теплоты при теплообмене, следовательно
сохранение теплорода).
4.
К середине XIX века – вещественная теория
теплоты потерпела поражение. Экспериментально было
доказано, что «тепловой жидкости-теплорода» не сущ-ет.
Принцип сохранения теплорода был заменён законом
сохранения энергии. Максвелл, Больцман – заложили
основы атомно-молекулярной теории.
5. Конец XIX века – создана количественная теория тепловых процессов – термодинамика, в
ней не учитывалось молекулярное строение тел. (описательная теория - феноменологическая). В
термодинамике тепловые процессы описываются с помощью величин, регистрируемых
приборами. Все законы относятся к большим телам, число молекул в которых огромно –
макроскопическим. Поэтому законы термодинамики относятся к поведению энергии. I закон закон сохр-ия энергии, распространенный на тепловые явления. II закон – направление
энергетических превращений.
6. начало XX в – победили сторонники МКТ (Эйнштейн) – была построена
последовательная теория поведения больших коллективов атомов и молекул – статистическая
механика (современное название МКТ). Доказана многочисленными опытами.
7. в настоящее время в науке используют оба метода описания тепловых процессов –
термодинамический и статистический, они взаимно дополняют друг друга. Но статистич.
механика – более глубокая теория, в кот. раскрывается сущность тепловых явлений.
Глава 2. ОСНОВЫ МКТ.
Тема 2: Основные положения МКТ.
Цель: определить основные положения МКТ, доказательства. Ввести основные
физические величины, используемые в МКТ.
Дом. зад: § 2.1-2.2 – 2.3. стр 14 - 29.
Приборы: плакат, модель «Броуновское движение»
I.
МКТ –учение о строении и свойствах вещества, использующие представления
о существовании атомов и молекул – как наименьших частицах химич-го
вещества.
Основные положения МКТ
Опытные факты
1. вещество состоит из атомов и
Делимость вещества, парообразование,
молекул.
растворимость, сжимаемость вещ-ва.
2. молекулы (атомы) всех тел находятся Диффузия, броуновское движение,
в непрерывном неупорядочном
зависимость процесса испарения от
движении.
температуры.
3. молекулы (атомы) взаимодействуют Существование жид-ей и твердых тел,
друг с другом.
склеивание, смачивание.
II.
Док-ва существования молекул – туннельный микроскоп.
Размеры атомов и молекул
S – площадь пятна.
d- толщина плёнки = размер молекулы.
Vслоя = Sd
d=V
S
dатома = 10-8см.
dмолеклы = 10-7см.
Число молекул в единице объёма.
Подсчитаем число мол-л в капле воды
массой 1 г, V=1см3.
dмолеклы воды = 3*10-8см.
V= (3*10-8см)3.
N= 1см3
= 3,7*1022 штук.
-8
3
(3*10 см)
Сравнение: 1.если голову человека увеличить Сравнение:
до размеров солнца, то молекула при этом
1.предположем, что поверхность Земли
увеличится до размеров головы.
твёрдая и гладкая. На всей поверхности
2. если бы все размеры в мире возросли в
вплотную друг к другу стоят люди. Число
миллиард раз, то молекула водорода будет
людей при этом будет чуть меньше числа
выглядеть как шарик диаметром 23см, при
молекул в 1см3 воздуха.
этом размер мухи = 100 000км, толщина
волоса – 100км.
III.
Физические величины, используемые МКТ:
1. относительная молекулярная масса – отношение массы одной молекулы
вещества к 1/12 массе атома углерода. (в табл. Менделеева в г/моль).
Стр 21
2. относительные атомные массы всех хим-х веществ точно измерены.
Складывая относительные атомные массы, мы вычисляем относительную
молекулярную массу. Относительная молекулярная масса не имеет
единиц измерения.
3. количество вещества – обозначается ν (ню), измеряется в молях.
1моль – кол-во вещ-ва, содержащее столько же молекул (атомов), ск-ко их
содержится в 12 г углерода.
Число молекул в 1 моле
Постоянная
вещества
Авогадро
NА= 6*1023 моль-1.
Стр 22
Молярная масса М
– масса вещ-ва, взятого в
колич-ве 1 моля.
Стр 23
Количество вещества = отношению числа
молекул N в данном теле
к постоянной Авогадро.
Масса вещества
IV.
= произведению массы
одной молекулы на число
молекул в теле.
Стр 22
Стр 24
Броуновское движение. 1827г англ.ботаник Броун наблюдал в лупу за взвесью
цветочной пыльцы в воде – частицы непрерывно и беспорядочно двигались.
Объяснить не смог.
Характеристика броуновского движения.
Движения
броун.частиц
Броун.частица
Причина движения
частицы
Хар-р движения
Дв-ие
подтверждает
хаотичное
1.взвешенная
частица в жидкости
или газе.
2.состоит из сотен
миллиардов
молекул.
Нескомпенсированность
импульсов, которые
получает частица со
стороны окружающих
её молекул.
1.зависит от рода
жид-ти и её
темпер-ры, размера
и формы частиц.
2.не зависит от
вещества частицы.
Молекулярное
строение вещ-ва и
дв-ие молекул.
Практикум решения задач.
1. Сколько молекул находится в 1кг водорода?
2. Определите массу одной молекулы воды.
3. Зная, что в одном моле вещества 6,02*1023молекул, найдите массу молекулы
кислорода, если известно, что молярная масса = 0,032кг/моль.
4. Какую массу имеют 2*1023 молекул азота?
5. Определите кол-во вещ-ва и число молекул, содержащихся в 2-х кг
углекислого газа.
6. Какую площадь может занять капля оливкового масла объёмом 0,02см3 при
расплывании её на поверхности воды?
7. Во сколько раз число атомов в углероде массой 12кг превышает число
молекул в кислороде массой 16 кг?
8. Каково количество вещества (в молях), содержится в воде массой 1г?
9. Молярная масса азота равна 0,028кг/моль. Чему равна масса молекулы азота?
10.Определите число атомов в меди объёмом 1м3. Молярная масса меди =
0,0635кг/моль, её плотность 9000кг/м3.
11. (стр49 №1) В двух сосудах находятся вода и ртуть одинакового объёма.
Сравните число атомов в этих жидкостях.
Самостоятельно –конспект, доклад «Температура» §3.2, стр55.
1) Происхождение терминов «температура» и «градус».
2) Первые термометры и современные.
3) Тепловое равновесие.
4) Температура характеризует.
5) Молекулярно-кинетическое истолкование температуры – самое главное.
Практикум решения задач.
Сколько молекул находится в 1кг водорода?
Определите массу одной молекулы воды.
Зная, что в одном моле вещества 6,02*1023молекул, найдите массу молекулы кислорода, если
известно, что молярная масса = 0,032кг/моль.
4. Какую массу имеют 2*1023 молекул азота?
5. Определите кол-во вещ-ва и число молекул, содержащихся в 2-х кг углекислого газа.
6. Какую площадь может занять капля оливкового масла объёмом 0,02см3 при расплывании её на
поверхности воды?
7. Во сколько раз число атомов в углероде массой 12кг превышает число молекул в кислороде массой
16 кг?
8. Каково количество вещества (в молях), содержится в воде массой 1г?
9. Молярная масса азота равна 0,028кг/моль. Чему равна масса молекулы азота?
10. 10.Определите число атомов в меди объёмом 1м 3. Молярная масса меди = 0,0635кг/моль, её
плотность 9000кг/м3.
11. (стр49 №1) В двух сосудах находятся вода и ртуть одинакового объёма. Сравните число атомов в
этих жидкостях.
1.
2.
3.
…………………………………………………………………………………………………………………………
…….