Lekcje zdalne w klasie II b w styczniu 2022 r.
Dnia 7 stycznia 2022 r. wypada termin dwu lekcji zdalnych: Lekcji 4.1. z cząsteczkowej budowy materii i lekcji 4.2. z zjawiska rozszerzalności cieplnej. Proszę abyście uważnie przeczytali poniższy tekst i odpowiedzieli na trzy pytania z każdej lekcji: 1. Co opisuje teoria kinetyczno-molekularna. 2. Jak definiuje się gęstość substancji i jej jednostkę? 3. Jak teoria kinetyczno-molekularna opisuje gaz? Z lekcji 4.2. i 4. Opisz rozszerzalność cieplną gazów. 5. Opisz zjawisko anomalnej rozszerzalności objętościowej wody. 6. Opisz rozszerzalność cieplną ciał stałych. Proszę abyście zdjęcia zeszytu z odpowiedziami na te punkty wysłali mi na moją skrzynkę mailową edward150@wp.pl. Za te odpowiedzi będę stawiał obecność w dzienniku a za najbardziej wyczerpujące oceny dobre, bdb i cel.
Lekcja 4. 1. Pytania z cząsteczkowej budowy materii. Str 66-68
1. Co opisuje teoria kinetyczno-molekularna?
2. Z czego są zbudowane wszystkie substancje?
3. Czym różnią się pierwiastki od związków chemicznych?
4. Dlaczego nie można zobaczyć ruchu cieplnego molekuł?
- r czyta się jako ro).
6. Jak zmienia się gęstość substancji w zależności od stanu skupienia i jakiej substancji gęstość zmienia się wyjątkowo?
Budowa gazów
1. Jak teoria kinetyczno-molekularna opisuje gaz?
2. Zdefiniuj ciśnienie p, jego jednostkę Pa. Do czego służą manometry i barometry?
3. Jaka własciwość gazów potwierdza teorię molekularno-kinetyczną gazów
Lekcja 4.1. Odpowiedzi i pytania z cząsteczkowej budowy materii. Str 66-68
1. Teoria kinetyczno-molekularna opisuje (jak sama nazwa wskazuje) budowe materii i ruch postępowy molekuł gazu (od zderzenia do zderzenia), drgania cząsteczek ciał stałych i złóżony ruch cząsteczek cieczy.
2. Materia, wszystkie substancje – gazy, ciecze ciała stałe, w tym również twoje ciało – są zbudowane z bardzo małych cząsteczek.
3. Wszystkie substancje, których cząsteczki są utworzone z atomów jednego rodzaju nazywamy pierwiastkami. Związki chemiczne są zbudowane z różnych atomów.
4. Chaotycznego, cieplnego ruchu nie można zobaczyć nawet mikroskopem bo cząsteczki są „straszliwie” małe.
- r jest stosunek masy substancji m do objętości V, jaką ona zajmuje. r=m/V, jednostką gęstości jest 1 kg/m3.
6. Gęstość substancji maleje wraz z temperarturą i jest największa w stanie stałym, mniejsza w cieczach a najmniejsza w gazach.
Budowa gazów
1. W ciałach lotnych odległości pomiędzy cząsteczkami są dużo większe od rozmiarów tych cząsteczek i poza zderzeniami nie oddziaływują one ze sobą. Podczas zderzeń cząsteczki zmieniają kierunek i wartość prędkości. Szybkość ich rośnie wraz z temperarturą. W czasie zderzeń cząsteczek zachowana jest suma pędów p=m*v i dlatego lżejsze poruszają się szybciej.
2. Ciśnienie p jest to stosunek siły F działającej prostopadle na daną powierzchnię S, do pola tej powierzchni: p=F/S [Pa=N/m2], paskal – 1Pa=1N/m2-definicja. Do pomiaru ciśnienia atmosferycznego służy barometr a do pomiarów ciśnień przemysłowych manometr.
3. Ze względu na chaotyczny ruch cząsteczek gazu we wszystkich kierunkach gazy mają właściwość rozprzestrzeniania się i wypełniają zawsze całą dostępną objętość. Właściwość ta potwierdza teorię molekularno-kinetyczną gazów.
Budowa cieczy
Odległości pomiędzy cząsteczkami w cieczy są znacznie mniejsze niż w gazach a większe niż w ciałach stałych, siły międzycząsteczkowe są mniejsze a chaotyczny ruch cząsteczek jest bardzo ograniczony. Przez pewien czas cząsteczki cieczy pozostają w tym samym miejscu wykonując drgania, by po wytrącaniu z położenia równowagi (np. przez foton promieniowania słonecznego) przeskoczyć w inne miejsce i tam drgać dalej. Siły międzycząsteczkowe zmuszją cząsteczki do zajmowania dolnej części naczynia. Gdy temperatura jest bliska wrzenia cząsteczki uzyskują dużą energię co pozwala części z nich na wyrwanie się z powierzchni cieczy albo na utworzenie pęcherzyków gazu w miejscach gdzie temperatura jest najwyższa.
Budowa ciał stałych
Ciała stałe są również zbudowane z cząsteczek, których drgania ogranicza olbrzymie przyciąganie międzycząsteczkowe. Cząsteczki ciał stałych tkwią w tym samym miejscu wykonując drgania wokół położenia równowagi. Amplituda tych drgań rośnie wraz z temperaturą.
Lekcja 4.2. Zjawisko rozszerzalności cieplnej
Rozszerzalność cieplna to zjawisko zmiany objętości ciał na skutek zmiany ich temperatury.
Rozszerzalność cieplna gazów
1. Cząsteczki, które tworzą gaz, poruszają się nieustannie z dużą prędkością. Wzrost temperatury jeszcze baredziej ten ruch przyspiesza, co powoduje zwiększenie odległości pomiędzy cząsteczkami (albo ciśnienia).
- a*Da - współczynnik rozszerzalności objętościowej (zależy od rodzaju gazu i jest wyznaczany doświadczlnie), DT – przyrost temperatury przy ogrzewaniu (ubytek temperatury przy oziębianiu,. Zmianę objętości obliczamy ze wzoru: DV= a* V0*D
3. Zjawisko rozszerzalności cieplnej gazów jest wykorzystywane w lotach balonowych. Pilot balonu włącza palnik, który ogrzewa powietrze w balonie. Ogrzane powietrze zwiększa swoją objętość, zmniejsza swoją gęstość w stosunku do otaczającego balon zimnego powietrza. Balon wypełniony rozgrzanym powietrzem staje się lżejszy i się unosi.
Rozszerzalność cieplna cieczy
- DV= a* V0*D
2. Ogrzewana woda w przedziale temperatur od 00 C do +40 C ma anomalną rozszerzalność objętościową. Dzięki niej woda w zimie na dnie stawu ma temperaturę +40 C i nie zamarza, co pozwala przetrwać okres zimy rybom, roślinom i innym organizmom żywym.
Rozszeralność cieplna ciał stałych
- Dl =l*l0 *D
2. Bimetal składa się z dwu paskówmetali zespolonych ze sobą, z których jeden przy ogrzewaniu wydłuża się bardziej niż drugi i w efekcie bimetal wygina się w jedną stronę. Gdy temperatura spada, to bimetal wygina się w drugą stronę. Bimetale służą do utrzymywania temperatury żelazek i grzejników w określonym przedziale temperatur.
Lekcja 4.3. Temperatura, energia wewnętrzna, ciepło
1. Temperatura bezwzględna
Energia kinetyczna EK [K] z jaką poruszają się cząsteczki, jest wprost proporcjonalna do temperatury bezwzględnej T (mierzonej w skali Kelvina) [K]. Im większa jast temperatura ciała, tym większa jest energia kinetyczna cząsteczek.
Temperatura bezwzględna ciała T jest miarą energii kinetycznej jego cząsteczek.
Temperatura bezwzględna T [K] nie może przyjmować wartości ujemnych, ponieważ nie ma ujemnej energii kinetycznej. Najniższa temperatura T= 0 K jest równa zeru bezwzględnemu. Najniższa temp. W skali Celsjusza wynosi -273,15 0C i jest równa T = 0 K.
Temperaturę t w stopniach Celsjusza przeliczamy na temperaturę bezwzględną T w Kelwinach, dodając liczbę 273,15: T[K]= t[ 0C]+273,15
- 2.Energia wewnętrzna
Wewnątrz ciał stałych, cieczy i gazów są zgromadzone duże ilości różnych rodzajów energii. Suma tych wszystkich rodzajów energii stanowi energię wewnętrzną ciała.
| Energia wewnętrzna to suma wszystkich rodzajów energii, związanych ze wszystkimi cząsteczkami ciała (dla odróżnienia jej od energii mechanicznej E oznaczamy ją symbolem U). Jednostką energii wewnętrznej, tak jak i innych rodzajów energii, jest dżul [J]. |
W skład energii wewnętrznej nie wchodzi energia mechaniczna (np. potencjalna i kinetyczna) ciała jako całości. Zmiana energii wewnętrznej ciał jest powiązana ze zmianą temperatury.
W czasie wykonywania pracy mechanicznej (pompowania powietrza, uderzania młotem w stal, zginania pręta) ciału jest przekazywana energia, która zamienia się w energię wewnętrzną ciała. Przyrost energii wewnętrznej jest równy wykonanej pracy: DU=W.
| Ciepło Q jest ilość energii wewnętrznej przekazywanej z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze. Jednostką ciepła w układzie SI (podobnie jak i innych rodzajów energii) jest dżul [J]. |
Ciało pobierające ciepło zwiększa swoją temperaturę (a więc i energię wewnętrzną).
Przyrost energii wewnętrznej jest równy ilości pobranego ciepła: DU=Q.
|
Zasada równoważności pracy i ciepła: Taki sam przyrost energii wewnętrznej ciała DU można uzyskać przez wykonanie nad nim pracy 1 J lub przez przekazania energii w postaci ciepła 1 J. |
|
Pierwsza zasada termodynamiki Przyrost energii wewnętrznej ciała DU jest równy sumie przekazanej mu energii w postaci ciepła Q i pracy W wykonanej nad nim przez siłę zewnętrzną. DU=Q+W |
Zadania 5 i 6 ze str. 81
Lekcja 4.4. Przekazywanie ciepła przy ogrzewaniu i oziębianiu
