Тепловое движение. Урок физики в 8 классе

Тема: Тепловое движение.

Цели урока:

Образовательная

- Дать определение теплового движения, броуновского движения, диффузии. Рассказать о причинах возникновения броуновского движения и диффузии.

Развивающая

- Развитие навыков самостоятельности учащихся.

Воспитывающая

- Воспитать у учащихся аккуратность, дисциплину на уроке.

Тип урока: комбинированный.

Наглядность: таблицы, плакат

1. Орг. момент (2-3 мин)

2. Объяснение новой темы (16-18 мин)

3. Закрепление новой темы (10-12 мин)

4. Домашнее задание (2-3 мин)

5. Итоги урока (1-2 мин)

Ход урока

I. Орг. момент.

II. Тепловые явления привлекали внимание людей с древнейших времен. Умение добывать огонь и поддерживать его было одним из величайших открытий человечества. Однако для объяснения тепловых явлений, для понимания их сути ученым пришлось затратить немало труда в течение очень длительного времени.

К концу XIX в. известные ученые из разных стран: Р. Джоуль, Р. Клаузиус, Дж. Максвелл, Л. Больцман сделали окончательный вывод. Тепловые явления они объясняли хаотическим движением молекул, из которых состоят все тела.

Тепловое движение молекул внутри тела можно сравнить с роем мошек в безветренную погоду. Рой как бы неподвижно висит в воздухе. Внутри же роя сотни мошек непрестанно, беспорядочно движутся то вправо, то влево и так по всем направлениям. И в то же время весь рой остается на том же месте и не изменяет своей формы.

Невидимые движения атомов и молекул носят такой же
хаотический, беспорядочный характер. Если одни молекулы ушли
из объема, то их место заняли другие. Тело же остается
неизменным. Каждая молекула беспрестанно меняет свою скорость
при столкновениях с другими молекулами. Ее траектория движения
представляет собой чрезвычайно запутанную, ломаную линию.
Никогда, ни при каких условиях не прекращается невидимое
тепловое движение частичек, из которых построен мир.

Беспорядочное движение молекул называют тепловым движением.

Следствием хаотического движения молекул является броуновское движение. Названо оно так в честь английского ботаника Р. Броупа, который наблюдал за поведением плавающих в воде спор растение.

Он заметил, чти крошечные; частички спор непрерывно движутся во всех направлениях. Чем меньше были частички, тем быстрее они двигались. Самое поразительное было то, что движение частичек никогда не прекращалось. Их будто постоянно толкают какие-то невидимые силы. При этом скорость их движения возрастает с повышением температуры.

Броуновское движение частиц – это и есть тепловое движение. Оно присуще
большим и малым частичкам, сгусткам молекул, отдельным молекулам и атомам.

В чем причина броуновского движения?

Являясь автором открытия такого значительнейшего явления в области естествознания, Броун не смог объяснить, почему оно происходит.

Правильное, качественное объяснение броуновского движения дано рядом ученых во второй половине XIX в. Однако полная теория его разработана только в 1905—1906 гг. А.Эйнштейном и М. Смолуховским.

Причиной броуновского движения является тепловое движение молекул среды и их столкновения с броуновской частицей.

Броуновская частица подвергается ударам молекул окружающей ее среды. Движение молекул, как и их удары о частицу, носит совершенно случайный характер. В результате передаваемое молекулами давление на частицу с какой-либо стороны оказывается больше или меньше среднего давления. Поэтому броуновская частица приходит в движение. Чем меньше размеры и масса частицы, тем легче у нее изменить скорость.

Броуновское движение является убедительным доказательством существования молекул и их хаотического теплового движения.

Другим следствием беспорядочного движения частиц вещества (молекул, атомов) служит явление диффузии. С этим явлением вы ознакомились в 7 классе. Явление диффузии наблюдается как в газах, так и в жидкостях, и твердых телах. Распространение запахов в воздухе, перемешивание различных жидкостей, получение растворов, склеивание твердых тел - все это объясняется диффузией.

Диффузия — это явление проникновения молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества.

Простейший пример диффузии в газах — это довольно быстрое распространение запахов в спокойном воздухе. Так, аромат духов из открытого флакона очень скоро почувствуется во всей комнате.

Если диффузия в газах происходит в довольно короткое время (в считанные секунды, минуты), то диффузия в жидкостях — за гораздо более длительное время (минуты, часы, дни).

Приведем примеры явления диффузии, известные вам из окружающей действительности. Опустим в стакан с кипятком несколько кусочков сахара. Мы заметим, что постепенно концентрация сахара в растворе станет равномерной. Объем же содержимого в стакане практически не меняется. Легко расплываются в стакане с водой капли чернил, марганцовки. Хорошо диффундируют соли, спирты, кислоты. При этом самопроизвольно образуется вполне однородный раствор.

В твердых телах диффузия идет труднее всего. Она практически почти незаметна при обычных температурах. Вспомните известный вам опыт со свинцовой и золотой пластинками, которые "спаялись" между собой по прошествии четырех лет. Химический анализ показал, что при этом небольшое количество золота проникло в свинец, а свинца — в золото на глубину около 5 мм.

Интенсивность диффузии существенно зависит от плотности вещества и скорости хаотичного движения молекул,

Роль диффузии и ее применение широко известны. Диффузия имеет большое значение в человеческом организме. Кислород из воздуха проникает в кровяные капилляры легких путем диффузии через стенки альвеол (воздушных мешочков), а затем, растворяясь в них, разносится по всему организму. Углекислый газ диффундирует из кровяных капилляров в альвеолы легких. Питательные вещества потребляемой пищи диффундируют внутрь клеток.

Явление диффузии в жидкостях сквозь пористые перегородки (осмос) играет большую роль в жизни животных и растений. Оно обеспечивает всасывание воды корнями растений, усвоение пищи и удаление отходов из клеток растений и животных.

Из-за диффузии химический состав атмосфер планет оказывается неоднородным.

Практическое применение явления диффузии чрезвычайно разнообразно. Так, процессы спайки и сварки металлов основаны на диффузии свариваемых металлов или основного металла и припоя.

На явлении диффузии основано извлечение на сахароваренных заводах сахара из нарезанной свекольной стружки. Стружка промывается водой или сахарным раствором малой концентрации. При этом молекулы сахара диффундируют из стружки в раствор.

III.

1. Какое движение называют тепловым движением?

2. Что представляет собой тепловое движение молекул?

3. Какова причина броуновского движения?

4. В чем состоит явление диффузии?

5. От чего зависит скорость диффузии?

IV. Домашнее задание § 1

V. Итоги урока.

3