Bewegung von Gasmolekülen, Flüssigkeiten und Feststoffen. Lektion. Molekulare Bewegung

Kinetische Energie eines Moleküls

In einem Gas bewegen sich Moleküle frei (isoliert von anderen Molekülen) und kollidieren nur gelegentlich miteinander oder mit den Wänden des Behälters. Solange sich das Molekül frei bewegt, hat es nur Bewegungsfreiheit kinetische Energie. Bei einem Zusammenstoß gewinnen die Moleküle auch potenzielle Energie. Somit ist die Gesamtenergie eines Gases die Summe der kinetischen und potentiellen Energien seiner Moleküle. Je verdünnter das Gas ist, desto mehr Moleküle befinden sich zu jedem Zeitpunkt in einem Zustand freier Bewegung und verfügen nur über kinetische Energie. Folglich, wenn das Gas verdünnt wird, der Anteil potenzielle Energie im Vergleich zur Kinetik.

Die durchschnittliche kinetische Energie eines Moleküls im idealen Gasgleichgewicht hat einen sehr hohen Wert wichtiges Merkmal: In einer Mischung verschiedener Gase ist die durchschnittliche kinetische Energie eines Moleküls für verschiedene Komponenten der Mischung gleich.

Luft ist beispielsweise ein Gasgemisch. Durchschnittliche Energie Luftmoleküle für alle ihre Bestandteile, wenn normale Bedingungen, wenn Luft noch als ideales Gas betrachtet werden kann, ist das Gleiche. Diese Liegenschaft ideale Gase kann anhand allgemeiner statistischer Überlegungen nachgewiesen werden. Daraus folgt eine wichtige Folgerung: Wenn zwei verschiedene Gase (in unterschiedlichen Gefäßen) miteinander im thermischen Gleichgewicht stehen, dann sind die durchschnittlichen kinetischen Energien ihrer Moleküle gleich.

In Gasen ist der Abstand zwischen Molekülen und Atomen normalerweise viel größer als die Größe der Moleküle selbst; die Wechselwirkungskräfte zwischen Molekülen sind nicht groß. Dadurch hat das Gas keine eigene Form und kein konstantes Volumen. Gas lässt sich leicht komprimieren und kann sich unbegrenzt ausdehnen. Gasmoleküle bewegen sich frei (translational können sie rotieren), kollidieren nur manchmal mit anderen Molekülen und den Wänden des Gefäßes, in dem sich das Gas befindet, und bewegen sich mit sehr viel Bewegung hohe Geschwindigkeiten.

Bewegung von Partikeln in Festkörpern

Die Struktur von Festkörpern unterscheidet sich grundlegend von der Struktur von Gasen. In ihnen sind die intermolekularen Abstände klein und die potentielle Energie der Moleküle ist vergleichbar mit der kinetischen Energie. Atome (oder Ionen oder ganze Moleküle) können nicht als bewegungslos bezeichnet werden; sie führen zufällige oszillierende Bewegungen um Durchschnittspositionen aus. Je höher die Temperatur, desto größer ist die Schwingungsenergie und damit die durchschnittliche Schwingungsamplitude. Wärmeschwingungen von Atomen erklären auch die Wärmekapazität von Festkörpern. Betrachten wir die Bewegungen von Partikeln in kristallinen Feststoffen genauer. Der gesamte Kristall ist als Ganzes ein sehr komplexes gekoppeltes Schwingungssystem. Die Abweichungen der Atome von ihren durchschnittlichen Positionen sind gering, und daher können wir davon ausgehen, dass die Atome der Wirkung quasielastischer Kräfte unterliegen, die dem linearen Gesetz von Hooke gehorchen. Solch Schwingungssysteme heißen linear.

Es gibt eine entwickelte mathematische Theorie Systeme, die linearen Schwingungen unterliegen. Es beweist einen sehr wichtigen Satz, dessen Kern wie folgt lautet. Wenn das System kleine (lineare) miteinander verbundene Schwingungen ausführt, kann es durch Transformation der Koordinaten formal auf ein System unabhängiger Oszillatoren reduziert werden (deren Schwingungsgleichungen nicht voneinander abhängen). Ein System unabhängiger Oszillatoren verhält sich wie ein ideales Gas in dem Sinne, dass auch dessen Atome als unabhängig betrachtet werden können.

Indem wir die Idee der Unabhängigkeit von Gasatomen nutzen, gelangen wir zum Boltzmannschen Gesetz. Diese sehr wichtige Schlussfolgerung liefert eine einfache und zuverlässige Grundlage für die gesamte Theorie der Festkörper.

Boltzmanns Gesetz

Die Anzahl der Oszillatoren mit bestimmten Parametern (Koordinaten und Geschwindigkeiten) wird auf die gleiche Weise bestimmt wie die Anzahl der Gasmoleküle in einem bestimmten Zustand, gemäß der Formel:

Oszillatorenergie.

Das Boltzmannsche Gesetz (1) in der Festkörpertheorie unterliegt keinen Einschränkungen, die Formel (2) für die Oszillatorenergie wird jedoch übernommen klassische Mechanik. Bei der theoretischen Betrachtung fester Körper muss man sich darauf verlassen Quantenmechanik, die durch diskrete Änderungen der Oszillatorenergie gekennzeichnet ist. Die Diskretion der Oszillatorenergie wird erst bei ausreichend hohen Energiewerten unbedeutend. Dies bedeutet, dass (2) nur bei ausreichend hohen Temperaturen eingesetzt werden kann. Bei hohen Temperaturen eines Festkörpers nahe dem Schmelzpunkt folgt aus dem Boltzmannschen Gesetz das Gesetz der gleichmäßigen Energieverteilung über die Freiheitsgrade. Wenn in Gasen für jeden Freiheitsgrad im Durchschnitt eine Energiemenge von (1/2) kT vorhanden ist, dann verfügt der Oszillator zusätzlich zum kinetischen über einen Freiheitsgrad mit potentieller Energie. Daher für einen Freiheitsgrad in Festkörper wenn genug hohe Temperatur Es gibt eine Energie gleich kT. Basierend auf diesem Gesetz ist es nicht schwer, die gesamte innere Energie eines Festkörpers und danach seine Wärmekapazität zu berechnen. Ein Mol eines Feststoffs enthält NA-Atome und jedes Atom hat drei Freiheitsgrade. Daher enthält der Maulwurf 3 NA-Oszillatoren. Energie eines Mols eines Feststoffs

und die molare Wärmekapazität eines Feststoffs bei ausreichend hohen Temperaturen beträgt

Die Erfahrung bestätigt dieses Gesetz.

Flüssigkeiten nehmen eine Zwischenstellung zwischen Gasen und Feststoffen ein. Flüssigkeitsmoleküle verteilen sich nicht über große Entfernungen und Flüssigkeit behält unter normalen Bedingungen ihr Volumen. Doch im Gegensatz zu Festkörpern vibrieren Moleküle nicht nur, sondern springen auch von Ort zu Ort, führen also freie Bewegungen aus. Mit zunehmender Temperatur sieden Flüssigkeiten (es gibt einen sogenannten Siedepunkt) und werden gasförmig. Wenn die Temperatur sinkt, kristallisieren Flüssigkeiten und werden zu Feststoffen. Es gibt einen Punkt im Temperaturfeld, an dem die Grenze zwischen Gas ( gesättigter Dampf) Flüssigkeit verschwindet ( kritischer Punkt). Das Muster der thermischen Bewegung von Molekülen in Flüssigkeiten nahe der Erstarrungstemperatur ist dem Verhalten von Molekülen in Festkörpern sehr ähnlich. Beispielsweise sind die Wärmekapazitätskoeffizienten nahezu gleich. Da sich die Wärmekapazität eines Stoffes beim Schmelzen geringfügig ändert, können wir daraus schließen, dass die Art der Bewegung von Partikeln in einer Flüssigkeit der Bewegung in einem Feststoff (bei der Schmelztemperatur) nahe kommt. Beim Erhitzen ändern sich die Eigenschaften der Flüssigkeit allmählich und sie ähnelt eher einem Gas. In Flüssigkeiten ist die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen geringer als die potentielle Energie ihrer intermolekularen Wechselwirkung. Die Energie der intermolekularen Wechselwirkung in Flüssigkeiten und Feststoffen unterscheidet sich unwesentlich. Wenn wir die Schmelzwärme und die Verdampfungswärme vergleichen, werden wir feststellen, dass beim Übergang von einem Aggregatzustand in einen anderen die Schmelzwärme deutlich geringer ist als die Verdampfungswärme. Angemessen mathematische Beschreibung Die Struktur einer Flüssigkeit kann nur mit Hilfe der statistischen Physik angegeben werden. Wenn eine Flüssigkeit beispielsweise aus identischen kugelförmigen Molekülen besteht, kann ihre Struktur durch die radiale Verteilungsfunktion g(r) beschrieben werden, die die Wahrscheinlichkeit angibt, jedes Molekül in einem Abstand r von dem als Referenzpunkt gewählten Molekül zu entdecken. Diese Funktion kann experimentell durch Untersuchung der Beugung von Röntgenstrahlen oder Neutronen ermittelt werden, oder eine Computersimulation dieser Funktion kann mithilfe der Newtonschen Mechanik durchgeführt werden.

Die kinetische Flüssigkeitstheorie wurde von Ya.I. entwickelt. Frenkel. In dieser Theorie wird die Flüssigkeit wie ein fester Körper als betrachtet dynamisches System harmonische Oszillatoren. Doch im Gegensatz zu einem festen Körper ist die Gleichgewichtslage der Moleküle in einer Flüssigkeit vorübergehend. Nachdem es um eine Position oszilliert hat, springt das Flüssigkeitsmolekül zu einer neuen Position in der Nähe. Ein solcher Sprung erfolgt unter Energieaufwand. Durchschnittliche Zeit " sesshaftes Leben» Flüssige Moleküle können berechnet werden als:

\[\left\langle t\right\rangle =t_0e^(\frac(W)(kT))\left(5\right),\]

wobei $t_0\ $ die Schwingungsperiode um eine Gleichgewichtsposition ist. Die Energie, die ein Molekül erhalten muss, um sich von einer Position in eine andere zu bewegen, wird als Aktivierungsenergie W bezeichnet, und die Zeit, die das Molekül in der Gleichgewichtsposition verbringt, wird als „sesshafte Lebenszeit“ t bezeichnet.

Bei einem Wassermolekül beispielsweise durchläuft ein Molekül bei Raumtemperatur etwa 100 Schwingungen und springt an eine neue Position. Die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen einer Flüssigkeit sind stark, so dass das Volumen erhalten bleibt, aber die begrenzte Sesshaftigkeit der Moleküle führt zur Entstehung eines Phänomens wie der Fließfähigkeit. Während Teilchenoszillationen in der Nähe der Gleichgewichtslage kollidieren sie ständig miteinander, sodass bereits eine geringe Kompression der Flüssigkeit zu einer starken „Verhärtung“ der Teilchenkollisionen führt. Dies bedeutet einen starken Anstieg des Drucks der Flüssigkeit auf die Wände des Gefäßes, in dem sie komprimiert wird.

Beispiel 1

Aufgabe: Bestimmen Sie die spezifische Wärmekapazität von Kupfer. Gehen Sie davon aus, dass die Temperatur von Kupfer nahe am Schmelzpunkt liegt. (Molmasse von Kupfer $\mu =63\cdot 10^(-3)\frac(kg)(mol))$

Nach dem Gesetz von Dulong und Petit hat ein Mol chemisch einfacher Stoffe bei Temperaturen nahe dem Schmelzpunkt eine Wärmekapazität:

Spezifische Wärmekapazität von Kupfer:

\[С=\frac(с)(\mu )\to С=\frac(3R)(\mu )\left(1.2\right),\] \[С=\frac(3\cdot 8.31) (63 \cdot 10^(-3))=0,39\ \cdot 10^3(\frac(J)(kgK))\]

Antwort: Spezifische Wärme Kupfer $0,39\ \cdot 10^3\left(\frac(J)(kgK)\right).$

Aufgabe: Erklären Sie aus physikalischer Sicht vereinfacht den Vorgang der Auflösung von Salz (NaCl) in Wasser.

Die Basis moderne Theorie Lösungen wurden von D.I. Mendelejew. Er stellte fest, dass beim Auflösen zwei Prozesse gleichzeitig ablaufen: physikalisch – die gleichmäßige Verteilung der Partikel des gelösten Stoffes über das gesamte Volumen der Lösung und chemisch – die Wechselwirkung des Lösungsmittels mit dem gelösten Stoff. Wir sind interessiert an physikalischer Vorgang. Salzmoleküle zerstören keine Wassermoleküle. In diesem Fall wäre eine Verdunstung des Wassers nicht möglich. Wenn sich Salzmoleküle mit Wassermolekülen verbinden würden, würden wir eine neue Substanz erhalten. Und Salzmoleküle können nicht in das Innere von Wassermolekülen eindringen.

Zwischen den Na+- und Cl--Ionen von Chlor und polaren Wassermolekülen entsteht eine Ionen-Dipol-Bindung. Sie ist stärker als ionische Bindungen in Salzmolekülen. Durch diesen Vorgang wird die Bindung zwischen den auf der Oberfläche von NaCl-Kristallen befindlichen Ionen geschwächt, Natrium- und Chlorionen lösen sich vom Kristall und Wassermoleküle bilden um sich herum sogenannte Hydratationshüllen. Die abgetrennten hydratisierten Ionen werden unter dem Einfluss der thermischen Bewegung gleichmäßig zwischen den Lösungsmittelmolekülen verteilt.

Kristalle sind fest, es gibt aber auch Flüssigkeiten und Gase. In Gasen sind Moleküle nicht wie in einem Kristall aneinander gebunden, sondern verteilen sich leicht über den gesamten freien Raum und bewegen sich wie Billardkugeln in geraden Linien, jedoch mit dem Unterschied, dass ihnen nicht zwei Dimensionen zur Verfügung stehen Tisch, aber drei. Die Moleküle bewegen sich, bis sie auf ein Hindernis stoßen – ein anderes Molekül oder die Wände des Behälters, von dem sie abprallen – wiederum analog zu Billardkugeln. Gase können komprimiert werden, sodass zwischen den Molekülen tatsächlich viel Platz ist. Das Gas wird nach der Kompression „gestresst“. Nach dem Verschließen des Auslasses der Fahrradpumpe können Sie diese Spannung spüren, wenn Sie auf den Griff drücken. Wenn Sie Ihren Finger dort lassen und den Griff loslassen, schießt er zurück. Die Spannung, die Sie verspürt haben, nennt man Druck.

Der Druck entsteht, weil Millionen von Luftmolekülen (eine Mischung aus Stickstoff, Sauerstoff und mehreren anderen Gasen) in der Pumpe den Hebel bombardieren (tatsächlich ist nicht nur der Hebel, sondern die gesamte Struktur derjenige, der sich bewegen kann). Bei hohem Druck erfolgt der Beschuss häufiger. Dies geschieht, wenn die gleiche Anzahl von Molekülen in einen kleineren Raum gezwungen wird, beispielsweise wenn man den Griff einer Pumpe betätigt. Oder man erhöht die Temperatur, wodurch sich die Gasmoleküle schneller bewegen.

Eine Flüssigkeit ähnelt einem Gas darin, dass auch ihre Atome von einem Ort zum anderen „fließen“ (daher werden sie in Analogie zu festen Materialien als „Flüssigkeit“ bezeichnet). Allerdings sind die Moleküle in einer Flüssigkeit viel weiter lokalisiert engerer Freund zu einem Freund als in Benzin. Das Gas füllt schnell den gesamten bereitgestellten Raum. Auch in alle Ritzen fließt Flüssigkeit, allerdings bis zu einem gewissen Grad. Eine bestimmte Menge Flüssigkeit nimmt ein konstantes Volumen ein, nicht wie ein Gas, und wird durch die Schwerkraft zum Boden gezogen, sodass sie den für ihr Volumen erforderlichen Teil des Reservoirs von unten nach oben füllt. Dies geschieht, weil die Flüssigkeitsmoleküle nahe beieinander liegen. Im Gegensatz zu festen Stoffen können sie jedoch übereinander gleiten, sodass Flüssigkeiten fließen können.

Der Feststoff versucht nicht einmal, das Volumen, in dem er sich befindet, auszufüllen – er behält einfach seine Form. Dies liegt daran, dass die Moleküle in Feststoffen nicht wie in einer Flüssigkeit übereinander gleiten, sondern (fast) fest in einem fixiert sind. Position im Verhältnis zu ihren Nachbarn. Ich habe „fast“ geschrieben, weil die Moleküle um ihre „vorderen“ Positionen oszillieren (je höher die Temperatur, desto schneller die Schwingungen), aber nicht so sehr, dass sich die Form des Kristalls ändert.

Es gibt auch „heimtückische“ Flüssigkeiten wie Melasse. Das Tückische daran ist, dass es zwar sehr langsam fließt und zwar den unteren Teil des Stausees ausfüllt, dafür aber viel Zeit aufwendet. Es gibt so „tückische“ Flüssigkeiten, dass sie sich wie Feststoffe verhalten – sie fließen so langsam. Sie besitzen sogar alle Eigenschaften von Festkörpern, obwohl ihnen ein Kristallgitter fehlt. Gutes Beispiel- Glas. Es „fließt“, aber so langsam, dass Jahrhunderte vergehen werden, bis wir es bemerken. Aus praktischen Gründen betrachten wir Glas daher als festen Werkstoff.

In Gasen ist der Abstand zwischen Molekülen und Atomen normalerweise erheblich weitere Größen Moleküle, und die Anziehungskräfte sind sehr klein. Daher haben Gase keine eigene Form und kein konstantes Volumen. Gase lassen sich leicht komprimieren, da auch die Abstoßungskräfte über große Entfernungen gering sind. Gase haben die Eigenschaft, sich unbegrenzt auszudehnen und das gesamte ihnen zur Verfügung stehende Volumen auszufüllen. Gasmoleküle bewegen sich mit sehr hoher Geschwindigkeit, kollidieren miteinander und prallen in verschiedene Richtungen voneinander ab. Es entstehen zahlreiche Einwirkungen von Molekülen auf die Gefäßwände Gasdruck.

Bewegung von Molekülen in Flüssigkeiten

In Flüssigkeiten schwingen Moleküle nicht nur um die Gleichgewichtslage, sondern machen auch Sprünge von einer Gleichgewichtslage zur nächsten. Diese Sprünge treten periodisch auf. Das Zeitintervall zwischen solchen Sprüngen wird aufgerufen durchschnittliche Zeit des sesshaften Lebens(oder durchschnittliche Entspannungszeit) und wird mit dem Buchstaben ? bezeichnet. Mit anderen Worten: Die Relaxationszeit ist die Zeit der Schwingungen um eine bestimmte Gleichgewichtsposition. Bei Raumtemperatur beträgt diese Zeit durchschnittlich 10 -11 s. Die Zeit einer Schwingung beträgt 10 -12 ... 10 -13 s.

Mit steigender Temperatur verkürzt sich die Zeit der sesshaften Lebensführung. Abstand zwischen Flüssigkeitsmolekülen kleinere Größen Moleküle, die Teilchen liegen nahe beieinander und die intermolekulare Anziehung ist stark. Allerdings ist die Anordnung der Flüssigkeitsmoleküle im gesamten Volumen nicht streng geordnet.

Flüssigkeiten behalten wie Feststoffe ihr Volumen, haben aber keine eigene Form. Daher nehmen sie die Form des Gefäßes an, in dem sie sich befinden. Die Flüssigkeit hat folgende Eigenschaften: Flüssigkeit. Dank dieser Eigenschaft widersteht die Flüssigkeit einer Formänderung nicht, wird leicht komprimiert und bleibt erhalten physikalische Eigenschaften in allen Richtungen innerhalb der Flüssigkeit identisch (Isotropie von Flüssigkeiten). Zum ersten Mal wurde die Natur der molekularen Bewegung in Flüssigkeiten aufgeklärt Sowjetischer Physiker Jakow Iljitsch Frenkel (1894 – 1952).

Bewegung von Molekülen in Festkörpern

Moleküle und Atome eines Festkörpers sind angeordnet in einer bestimmten Reihenfolge und Form Kristallgitter . Solche Feststoffe nennt man kristallin. Atome tun es oszillierende Bewegungen nahe der Gleichgewichtslage, und die Anziehung zwischen ihnen ist sehr stark. Daher behalten Feststoffe unter normalen Bedingungen ihr Volumen und haben ihre eigene Form.

GEPLANTES ERGEBNIS

Das müssen die Schüler verstehen

Moleküle bewegen sich kontinuierlich und chaotisch; Aus diesem Grund treten Phänomene wie Diffusion, Verdunstung, Brownsche Bewegung und Gasdruck auf.

Diffusion – das Phänomen der spontanen Vermischung von Stoffen in festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand;

Die Brownsche Bewegung ist die zufällige Bewegung (Zittern) kleiner Teile, die in einer Flüssigkeit oder einem Gas unlöslich sind.

Diffusion wird durch die Tatsache erklärt, dass die Moleküle eines Körpers, die sich ständig bewegen, zwischen den Molekülen eines anderen Körpers eindringen;

Gasdruck wird dadurch erklärt, dass gleichzeitig große Nummer sich bewegende Moleküle treffen auf die Gefäßwand;

Die Verdunstung wird dadurch erklärt, dass einige Moleküle durch die Körperoberfläche herausfliegen;

Die Brownsche Bewegung wird durch die Tatsache erklärt, dass die Anzahl der Stöße von Molekülen auf ein Teilchen zu jedem Zeitpunkt von verschiedenen Seiten nicht gleich ist.

Die Schüler sollten lernen:

Diffusion, Gasdruck, Verdampfung und Brownsche Bewegung erkennen und das Verhalten von Molekülen in bestimmten Situationen beschreiben.

DIDAKTISCHE WERKZEUGE

Arbeitsblatt

Thema. Molekülbewegung

Neues Wissen

Moleküle bewegen sich kontinuierlich und chaotisch; Aus diesem Grund treten Phänomene wie Diffusion, Verdunstung, Brownsche Bewegung und Gasdruck auf.

Unter Diffusion versteht man das Phänomen der spontanen Vermischung von Stoffen im festen, flüssigen oder gasförmigen Zustand.

Die Brownsche Bewegung ist die zufällige Bewegung (Vibration) kleiner Teile, die in einer Flüssigkeit oder einem Gas unlöslich sind.

Die Diffusion wird durch die Tatsache erklärt, dass die Moleküle eines Körpers, die sich ständig bewegen, zwischen den Molekülen eines anderen Körpers eindringen.
Der Gasdruck erklärt sich dadurch, dass eine große Anzahl sich bewegender Moleküle gleichzeitig auf die Behälterwand trifft.
Die Verdunstung wird dadurch erklärt, dass einige Moleküle durch die Körperoberfläche entweichen.
Die Brownsche Bewegung wird durch die Tatsache erklärt, dass die Anzahl der Stöße von Molekülen auf ein Teilchen zu jedem Zeitpunkt von verschiedenen Seiten nicht gleich ist.

Aktion zur Anwendung von Modellen für Diffusion, Gasdruck, Verdunstung und Brownsche Bewegung

Übung. Beschreiben Sie das Verhalten von Molekülen unter Diffusion, Gasdruck, Verdampfung und Brownscher Bewegung in den folgenden Situationen.

Der Schrank, der lange Zeit an einem Ort gestanden hatte, „wuchs“ bis zum Boden.

Bei falscher Verwendung von Erdgas kann die Flasche, in der es sich befindet, platzen.

Um Farbe in der gewünschten Farbe zu erhalten, mischt der Künstler mit einem Pinsel mehrere Farben auf einer Palette.

Unterwäsche verschiedene Farben, durchnässt, übermalt.

Die Gurken wurden einige Tage nach dem Einlegen gesalzen.

Der Ballon bläst sich auf, wenn er mit Helium gefüllt ist.

Luft ist im Wasser eines jeden Gewässers gelöst.

Kleine Tröpfchen Sonnenblumenöl Sobald sie in einem Glas Wasser sind, schwimmen sie sehr langsam an die Oberfläche.

Zur Zusammenstellung eines Herbariums werden die Pflanzen getrocknet.

Die Farbe hat sich im Holzboden festgesetzt.

Um ein Austrocknen des Klaviers zu verhindern, stellen Sie ein Gefäß mit Wasser hinein.

So führen Sie eine Aktion aus

Analyse von Situationen

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№ Situationen	№ Aktionen
	Verbreitung von Schrankbeinen und Boden		Schrankpartikel	Der Schrank ist bis zum Boden „angewachsen“, denn lange Zeit Die Moleküle, aus denen die Beine des Schranks und der Boden bestehen, bewegen sich kontinuierlich und chaotisch, durchdringen sich gegenseitig und vermischen sich.

SZENARIO

Unterstufen	Lehrer der wenigen Worte	Idealer Student
1. Identifizieren der Maßnahmen zur Anwendung neuen Wissens	Was haben Sie über die Struktur der Materie gelernt? Welche Phänomene und wie lassen sich durch die Bewegung von Molekülen erklären? Zu welchem ​​Zweck und in welchen Situationen kann dieses Wissen genutzt werden? Wir lernen, das Verhalten von Molekülen in realen Situationen zu beschreiben. Lesen Sie die Aufgabe. Schreiben Sie den Wortlaut der Aufgabe auf (es ist nicht erforderlich, die Situationen neu zu formulieren).	Moleküle bewegen sich kontinuierlich und chaotisch. Aufgrund der Bewegung von Molekülen..... Die Verbreitung erklärt sich aus der Tatsache, dass... Der Gasdruck wird bestimmt durch... Es kommt zur Verdunstung von Flüssigkeiten... Brownsche Bewegung tritt auf...
		Es ist möglich zu erklären, was in verschiedenen realen Fällen mit Molekülen passiert.
3. Ausarbeitung einer Methode zur Durchführung einer Aktion	Lassen Sie uns einen Weg finden, bestimmte Situationen zu erklären. Wo sollten Sie mit der Analyse von Situationen beginnen? Eliminieren Sie unnötige Vorgänge und organisieren Sie den Rest. Lass uns das Prüfen. (Ich rufe den Studenten an.)	Wir kennen Erklärungen für die Phänomene Diffusion, Gasdruck, Verdampfung und Brownsche Bewegung. Wir müssen zunächst herausfinden, welches Phänomen in der Situation auftritt. Wir müssen uns an die Erklärung für dieses Phänomen erinnern. Es ist notwendig, die Bewegung der Moleküle der Körper zu beschreiben, die in der Situation angezeigt werden. Formulieren Sie eine Erklärung. Eine unnötige Operation ist „ein Beispiel für ein Phänomen geben“. (Listet Vorgänge auf.)
4.1. Ausführung von Aktionen nach dem Algorithmus mit Betriebskontrolle	Schauen wir uns gemeinsam die erste Situation an. (An der Tafel. „Nr. 1“) Wo fangen wir an? Notieren Sie das Phänomen. ... (Ich rufe den Studenten an.) Erinnern. ... (Ich rufe den Studenten an.) Dritte Operation... (Ich rufe den Studenten an.) Tu es. ... (Ich rufe den Studenten an.) Vierte Operation. ... (Ich rufe den Studenten an.) Ganz recht. Schreiben Sie Ihre Antwort auf. ... (Ich rufe den Studenten an.) Situation 2. Erster Schritt. Benennen Sie es und führen Sie es aus. (Pause) Auf dem Schreibtisch. Nr. 2. Natürlicher Druck Gas -> Zweiter Schritt. Lass uns das Prüfen. (Auf der Tafel. Nr. 2. Erdgasdruck --> Modell 2 --->) Nächste Aktion. (Pause) Lass uns das Prüfen. (Auf der Tafel. Nr. 2. Druck von Erdgas --> Modell 2 ---> Moleküle von Erdgas treffen auf die Wand des Zylinders) Letzter Schritt. …. Lass uns das Prüfen. (Auf der Tafel: Moleküle Erdgas Sie bewegen sich kontinuierlich und chaotisch, treffen auf die Wände des Zylinders und erzeugen so einen Druck, dass dieser platzen kann.)	Richten Sie die Veranstaltung ein. Der Schrank ist bis zum Boden „angewachsen“ – möglicherweise ist dies eine Diffusion zwischen den Schrankbeinen und dem Boden. Erinnern wir uns an die Erklärung der Diffusion. Die Verbreitung erfolgt folgendermaßen: ...... Wir beschreiben die Bewegung der Moleküle des Schranks und des Bodens. Die Moleküle des Schranks und des Bodens bewegen sich chaotisch und kontinuierlich und durchdringen sich gegenseitig. Formulieren Sie eine Erklärung. Der Schrank ist mit dem Boden „angewachsen“, weil sich die Moleküle, aus denen die Beine des Schranks und der Boden bestehen, über einen langen Zeitraum in ständiger und chaotischer Bewegung gegenseitig durchdringen. Lassen Sie uns feststellen, was passiert. Dies ist der Druck von Erdgas auf die Wände der Flasche. Erinnern wir uns an das Druckmodell. Gasdruck entsteht durch den Aufprall chaotisch und kontinuierlich bewegter Moleküle auf die Wand. Wir beschreiben die Bewegung von Gasmolekülen. Erdgasmoleküle, die sich kontinuierlich und chaotisch bewegen, treffen auf die Wand des Zylinders. Formulieren Sie eine Erklärung. Gas kann eine Flasche zum Platzen bringen, weil die Erdgasmoleküle aufgrund der chaotischen und kontinuierlichen Bewegung auf die Wände der Flasche treffen und das Gas Druck auf die Wände ausübt.
4.2 Ausführen einer Aktion mit Erklärung der Bedienung und Überprüfung der Reaktion	Zerlegen Sie die Situationen 3,5,6 und 9 paarweise und erklären Sie sich gegenseitig ausführlich. Notieren Sie nur die Antworten in Ihrem Notizbuch. Für jeden gibt es zwei Erklärungen. (Geht auf die Schüler zu und hört sich die Arbeit der Paare an.) Schauen wir uns die Antworten an. (Ruft die Schüler an.)	Nr. 3. Phänomen – Farben mit einem Pinsel mischen. Mischmodell – Moleküle eines Körpers befinden sich zwischen den Molekülen eines anderen Körpers. Durch die Bewegung der Moleküle kommt es nicht zu einer Vermischung der Farben. Nr. 5. Salzmoleküle, die sich kontinuierlich und chaotisch bewegen, dringen zwischen die Moleküle ein, aus denen die Gurken bestehen; die Gurken werden gesalzen. Nr. 6. Heliummoleküle, die sich kontinuierlich und chaotisch bewegen, treffen auf die Wände des Balls, sodass die Luft auf sie drückt und der Ball aufgeblasen wird. Nr. 9. Pflanzen trocknen aus, da die Wassermoleküle, aus denen sie bestehen, sich kontinuierlich und chaotisch bewegen, allmählich aus den Pflanzen herausfliegen, das heißt, das Wasser aus den Pflanzen verdunstet.
4.3 Ausführen einer Aktion in minimierter Form	Situation 7: Jeder tritt selbstständig auf. Schreibt die Antwort auf. Wenn Sie bereit sind, senken Sie Ihre Hände und schauen Sie mich an. (Pause) Lass uns das Prüfen. (Hört 1-2 Schülern zu.)	Luftmoleküle über Wasser, die sich kontinuierlich und zufällig bewegen, dringen zwischen Wassermolekülen ein, d. h. Luft löst sich in Wasser auf.
4. 4 Kontrolle der Wissens- und Handlungsbildung	Markierungsaufgabe. Vervollständigen Sie auf den Zetteln die Aufgabe für die Situationen 4 (erste Option) und 10 (zweite Option). Du hast 3 Minuten. Geben Sie die Blätter weiter. ... Lass uns das Prüfen. (Demonstriert Antworten.)

1 Beispiele für Aufgaben finden Sie im Anhang „Aufgaben-Übungen“.

2 Die erste Ziffer gibt die Nummer der Aktion im Gestaltungsprozess an, die zweite die Nummer der Assimilationsstufe (siehe 2.4), die dritte die Nummer der organisierenden Aktion des Lehrers (siehe Tabelle 3).

In Gasen ist der Abstand zwischen Molekülen und Atomen normalerweise viel größer als die Größe der Moleküle und sehr klein. Daher haben Gase keine eigene Form und kein konstantes Volumen. Gase lassen sich leicht komprimieren, da auch die Abstoßungskräfte über große Entfernungen gering sind. Gase haben die Eigenschaft, sich unbegrenzt auszudehnen und das gesamte ihnen zur Verfügung stehende Volumen auszufüllen. Gasmoleküle bewegen sich mit sehr hoher Geschwindigkeit, kollidieren miteinander und prallen in verschiedene Richtungen voneinander ab. Es entstehen zahlreiche Einwirkungen von Molekülen auf die Gefäßwände Gasdruck.

Bewegung von Molekülen in Flüssigkeiten

In Flüssigkeiten schwingen Moleküle nicht nur um die Gleichgewichtslage, sondern machen auch Sprünge von einer Gleichgewichtslage zur nächsten. Diese Sprünge treten periodisch auf. Das Zeitintervall zwischen solchen Sprüngen wird aufgerufen durchschnittliche Zeit des sesshaften Lebens(oder durchschnittliche Entspannungszeit) und wird mit dem Buchstaben τ bezeichnet. Mit anderen Worten: Die Relaxationszeit ist die Zeit der Schwingungen um eine bestimmte Gleichgewichtsposition. Bei Raumtemperatur beträgt diese Zeit durchschnittlich 10 -11 s. Die Zeit einer Schwingung beträgt 10 -12 ... 10 -13 s.

Mit steigender Temperatur verkürzt sich die Zeit der sesshaften Lebensführung. Der Abstand zwischen den Molekülen der Flüssigkeit ist kleiner als die Größe der Moleküle, die Teilchen liegen nahe beieinander, aber groß. Allerdings ist die Anordnung der Flüssigkeitsmoleküle im gesamten Volumen nicht streng geordnet.

Flüssigkeiten behalten wie Feststoffe ihr Volumen, haben aber keine eigene Form. Daher nehmen sie die Form des Gefäßes an, in dem sie sich befinden. Die Flüssigkeit hat folgende Eigenschaften: Flüssigkeit. Dank dieser Eigenschaft widersteht die Flüssigkeit einer Formänderung nicht, wird leicht komprimiert und ihre physikalischen Eigenschaften sind in allen Richtungen innerhalb der Flüssigkeit gleich (Isotropie von Flüssigkeiten). Die Natur der molekularen Bewegung in Flüssigkeiten wurde erstmals vom sowjetischen Physiker Jakow Iljitsch Frenkel (1894 – 1952) festgestellt.

Bewegung von Molekülen in Festkörpern

Die Moleküle und Atome eines Festkörpers sind in einer bestimmten Reihenfolge und Form angeordnet Kristallgitter. Solche Feststoffe nennt man kristallin. Atome führen Schwingungsbewegungen um die Gleichgewichtsposition aus und die Anziehung zwischen ihnen ist sehr stark. Daher behalten Feststoffe unter normalen Bedingungen ihr Volumen und haben ihre eigene Form.