Какие опыты и наблюдения показывают что между молекулами и атомами существует отталкивание

Взаимное притяжение и отталкивание молекул

Урок 5. Физика 7 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Взаимное притяжение и отталкивание молекул»

Взаимное притяжение и отталкивание молекул

Ум заключается не только в знании,

но и в умении применять эти знания

Прошедшие темы были посвящены строению вещества. При изучении этих тем было установлено, что все тела состоят из мельчайших частичек – молекул. Размеры молекул очень и очень малы. Молекулы, в свою очередь, строятся из атомов. Между мельчайшими частицами вещества есть промежутки. Возникает вопрос: каким же образом тогда твердые тела сохраняют форму и объем? Почему ни твердые тела, ни жидкости просто не распадаются на мелкие частицы? Дело в том, что между молекулами существует взаимное притяжение. Соседние молекулы притягиваются друг к другу. Конечно, такое притяжение между двумя молекулами очень слабое и его едва ли можно измерить. Однако, известно, что количество молекул в теле может быть просто огромно. Поэтому, когда речь идет о притяжении миллионов и миллиардов молекул, такое притяжение вполне ощутимо. Обратимся к бытовому опыту: можно легко порвать бумагу. Чтобы сломать карандаш, нужно приложить уже более существенное усилие.

Но и в том, и в другом случае, усилия идут на преодоление притяжения между молекулами. Но притяжение между молекулами в разных веществах различно. Именно поэтому, одни тела значительно прочнее других. Например, чтобы сломать металлическую ложку нужно приложить значительно большую силу, чем для того, чтобы сломать карандаш.

Необходимо отметить, что взаимное притяжение молекул проявляется только тогда, когда они находятся на расстоянии, сравнимом с их размером. То есть, если между двумя молекулами можно втиснуть только одну молекулу, то между ними будет наблюдаться взаимное притяжение.

Если же расстояние между ними увеличить, то притяжение очень быстро ослабевает. Проведем следующий опыт: возьмем свинцовый цилиндр и разрежем его на две части.

Отполируем торцы каждого из полученных цилиндров. Если теперь соединить эти цилиндры и прижать друг к другу, то они сцепятся. Причем, в отдельных случаях, эта сцепка может быть достаточно прочной, чтобы выдержать вес цилиндра. Дело в том, что поверхности этих цилиндров были практически идеально гладкими. Когда сдавили эти цилиндры, расстояния между молекулами обеих половинок стали сравнимы с размерами самих молекул, и они начали притягиваться. В то же время, сломав карандаш, мы не сможем воссоединить его части снова. Это объясняется тем, что на поверхности древесины существует очень много неровностей, которые не позволяют сблизить молекулы на достаточно близкое расстояние.

Можно заметить следующее: если молекулы, оказавшись на достаточно близком расстоянии, начинают притягиваться, то почему тогда все молекулы в теле не слипаются? Ведь между молекулами существуют промежутки. Дело в том, что когда молекулы оказываются слишком близко, между ними возникает взаимное отталкивание. Этим объясняется сопротивление, которое чувствуется при сжатии тел. Более того, некоторые тела после того, как их сжали, распрямляются. Это происходит потому, что при сжатии молекулы сближаются на расстояния, меньше, чем размеры самих молекул, и возникает взаимное отталкивание. Итак, на расстояниях, сравнимых с размерами молекул заметнее проявляется взаимное притяжение, а на более близких расстояниях – взаимное отталкивание.

Рассмотрим еще одно явление, доказывающее существование взаимного притяжения молекул. Это явление смачивания. Если намочить лист бумаги, то он значительно сильнее прилипает ко многим твердым телам (например, к другому листку бумаги, к столу, к стене и так далее). Это объясняется тем, что между молекулами воды и молекулами некоторых твердых тел возникает взаимное притяжение. Можно провести и другой опыт. Подвесим на пружину стеклянную пластину так, как показано на рисунке.

Опустим ее в сосуд с водой так, чтобы поверхности пластины и воды соприкасались. Если теперь попытаться оторвать стеклянную пластину от поверхности воды, то прежде чем это удастся, пружина заметно растянется. А это свидетельствует о том, что встретилось некое сопротивление. Это сопротивление вызвано ничем иным, как взаимным притяжением молекул.

Здесь следует обратить внимание на важную деталь: после отрывания стеклянной пластины от поверхности воды, на поверхности пластины все же останется тонкий слой воды. Можно сделать следующий вывод: разрыв произошел между молекулами воды, а не между молекулами воды и стекла. Следовательно, притяжение между молекулами воды и стекла сильнее, чем притяжение между молекулами воды друг к другу. Однако так происходит далеко не всегда. Например, вода не смачивает жирные тела. Итак, если наблюдается явление смачивания, значит, молекулы воды сильнее притягиваются к молекулам твердого тела, чем друг к другу. Если же явления смачивания не происходит, то это значит, что молекулы воды сильнее притягиваются друг к другу, чем к молекулам твердого тела.

Человек может писать ручкой на бумаге только благодаря явлению смачивания: ведь чернила оставляют слой на бумаге. Если бы не было явления смачивания, люди не смогли бы вытереть посуду после мытья.

– Между молекулами существует взаимное притяжение и отталкивание.

– Притяжение проявляется только на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул. При дальнейшем сближении молекул происходит отталкивание.

– Смачивание возникает в тех случаях, когда притяжение между молекулами воды и твердого тела сильнее, чем притяжение между молекулами воды. Если же притяжение между молекулами воды сильнее, чем притяжение между молекулами твердого тела и молекулами воды, то явление смачивания не происходит.

Источник

Известно, что все физические тела состоят из огромного количества молекул. Расстояния между ними сравнимы с их размерами. Почему предметы не распадаются в пыль? Ощутить силу притяжения между двумя частицами невозможно из-за того, что она очень маленькая.

Однако в том случае, когда одновременно действует взаимное притяжение и отталкивание молекул, в которое вовлечено большое их количество, это легко заметить. С такими явлениями человек часто встречается в своей жизни.

Взаимное притяжение молекул

Твёрдые предметы способны сохранять свою цельность. Это происходит благодаря наличию притяжения между мельчайшими частицами вещества — молекулами.

В жидкостях эта связь гораздо слабее, поэтому они способны течь. Это связано с тем, что здесь расстояния между частицами увеличиваются. У газов они ещё больше. Здесь силы притяжения из-за больших расстояний фактически не действуют, позволяя веществу расширяться и заполнять весь доступный объём.

В наличии описанных сил легко убедиться, наблюдая физические явления реальной жизни.

Баланс различных сил, действующих между частицами, имеет важное значение в кристаллах.

Здесь их результатом является образование кристаллической решётки, которая имеет повторяющуюся структуру. При этом молекулы и атомы находятся в строго определённых местах.

Если разделить кусок свинца на две части и отполировать получившийся разрез до блеска, то можно наблюдать необычный эффект. Если обе части прислонить друг к другу, то они прилипнут без всяких видимых причин.

Если поднять одну часть, то другая поднимется вместе с ней. Такое соединение легко выдерживает вес до пяти килограммов. Физика объясняет, что в этом опыте демонстрируется притяжение, существующее между частицами.

Когда человек пытается разломать предмет, то он стремится преодолеть силы, которые притягивают частицы друг к другу. При этом видно, что одни предметы подвергаются воздействию легко, а строение других демонстрируют высокую прочность. Разница между ними состоит в том, что у них различная сила притяжения.

Взаимное отталкивание молекул

Связь между частицами ощущается только на очень маленьком расстоянии. Как только оно начинает значительно превосходить собственные размеры молекул, то сила притяжения резко уменьшается.

В связи с этим возникает вопрос о том, от чего возникает расстояние между ними. Если бы действовало только притяжение, то частицы находились бы вплотную друг к другу, не оставляя промежутков.

Дело в том, что существует также отталкивание. Молекулы устанавливаются на таком расстоянии, когда обе этих силы, направленные противоположно, уравновешиваются.

Можно провести опыт в классе и убедится в действии, которое производит отталкивание. Можно привести такой пример. Если смять резиновую игрушку и отпустить, то она начнёт расправляться до тех пор, пока не примет прежнее положение.

Если части сломанного предмета прислонить друг к другу, то притяжение не возникнет из-за того, что молекулы нельзя подвести на достаточно близкое расстояние, когда такая сила начинает действовать. Эту проблему обычно преодолевают двумя способами:

располагают между частями другие молекулы (например, клей);

может происходить диффузия, когда молекулы одного вещества проникают в другое;

нагревают их, увеличивая подвижность.

Притяжение может быть не только между предметами, состоящими из одного и того же вещества, но и между разными объектами и веществами. Например, если плоский кусок стекла разместить на поверхности воды, а потом поднять его. В этой ситуации заметно, что для этого придётся приложить определённую силу.

Жидкости и твердые тела

Одной из эффектных демонстраций взаимодействия частиц являются капиллярные явления. Жидкость внутри узкой трубочки естественным образом поднимается вверх, преодолевая силу тяжести без дополнительных усилий.

Это явление широко используется в технике и живой природе. Так, в человеческом теле имеется большая сеть капиллярных кровеносных сосудов, работа которой зависит от взаимодействия крови и стенок сосудов.

Нередко бывает так, что опущенное в жидкость тело после поднятия остаётся смоченным. Этот результат говорит о том, что притяжение молекул воды и тела сильнее по сравнению с тем, которое имеется у жидкости.

Иногда, выполняя такой опыт, получают другой результат. Например, парафиновая пластинка, вынутая из воды, останется сухой. В этой ситуации частицы жидкости притягиваются друг к другу с большей силой, чем к пластине.

Явление смачивания или его отсутствия часто используется. Например, водоплавающие птицы, постоянно находясь в воде, тем не менее не смачиваются.

Основные выводы

Силы притяжения и отталкивания, действующие между молекулами, позволяют телам сохранять целостность, удерживая между ними определённые промежутки. Они в разных веществах могут проявляться различным образом.

В жидкостях и газах силы сцепления молекул друг с другом намного слабее, чем в твёрдых телах, а в кристаллах они создают жёсткую решётку высокой прочности.

Источник

Урок-исследование «Притяжение и отталкивание молекул» с использованием опорного компонента. 7-й класс

Разделы: Физика

Класс: 7

Форма занятия: урок–исследование с использованием опорного конспекта.

Шар с кольцом; колба, закрытая резиновой пробкой со стеклянной трубкой, в середине которой находится водяная пробка, окрашенная в розовый цвет; резиновый мяч; кристаллики марганцовки и колба или стакан со слабым раствором марганцовки; весы рычажные, песок, стеклянная пластинка, прикрепленная по углам к нитям, мензурки с водой и медным купоросом (для демонстрации диффузии), шар с кольцом, резиновый мяч, воздушный насос; ветка дерева; свинцовые цилиндрики, гири 1 и 2 кг, штатив; прямоугольная пластинка из тонкого стекла, кусочек мела и пластилина; два пластмассовых колпачка от шариковых ручек, спиртовка; два куска медной проволоки, нагретый паяльник, тюбик с клеем, две полоски кожи или металла. Компьютер, медиапроектор, экран или интерактивная доска, слайды с опорным конспектом «Притяжение и отталкивание молекул. Смачивание и несмачивание» и фотографией тарелки с бульоном, на поверхности которого плавают кружки жира.

I. Знакомство с темой урока, постановка целей урока

II. Опрос домашнего задания

1. Демонстрация результатов диффузии в двух мензурках: в первой – граница вода + медный купорос размытая, а во второй – граница отсутствует (жидкость однородная).

2. Обсуждение вопроса о внешних признаках диффузии: размытость границы раздела двух жидкостей, однородность раствора после перемешивания жидкостей.

III. Изучение нового материала

Вопрос 2. Какие методы используются в физике для получения новых знаний? (Наблюдения и опыты)

Вопрос 3. Какие наблюдения и опытные факты позволяют судить о том, что вещества несплошные? (Изменение объема стального шара при нагревании и охлаждении, расширение жидкости в колбе при нагревании, уменьшение объема воздуха в резиновом мяче при сдавливании, равномерное окрашивание воды марганцовкой).

Но это только предположение (гипотеза), которое выдвигается на основе вышеуказанных опытных фактов.

Вопрос 4. Что убеждает нас и доказывает достоверно, что вещества состоят из частиц, между которыми есть промежутки? (Фотографии молекул и атомов веществ, полученные с помощью электронного микроскопа)

Комментарий учителя. При доказательстве наличия промежутков между частицами вещества мы использовали следующую схему:

1. собрали опытные факты, провели наблюдения, свидетельствующие о том, что тела несплошные;

2. перешли к формулировке гипотезы (научного предположения) о существовании промежутков между молекулами;

3. «провели эксперимент» («фотографировали» с помощью электронного микроскопа молекулы и атомы), подтверждающий гипотезу;

4. сделали окончательный вывод о том, что вещества состоят из частиц, между которыми есть промежутки.

Используя данную схему, мы будем доказывать новое предположение о существовании взаимодействия между молекулами и атомами вещества.

На демонстрационный стол выставлены – воздушный насос; ветка дерева; свинцовые цилиндрики, гири, штатив; прямоугольная пластинка из тонкого стекла, кусочек мела; два пластмассовых колпачка от шариковых ручек, спиртовка; два куска медной проволоки, нагретый паяльник, тюбик с клеем, две полоски кожи или металла. На экран через медиапроектор проецируется фотография тарелки с бульоном, на поверхности которого плавают кружки жира.

Опыт 1. Нагнетание воздуха с помощью воздушного насоса, выходное отверстие которого закрыто.

Объяснение результатов опыта с учетом мнений учащихся.

Какое вещество сжимается? Воздух – газ. Почему при сжатии он становится упругим? Ведь воздух состоит из молекул, между которыми есть промежутки. Этот факт можно объяснить, если предположить, что промежутки между молекулами уменьшаются до определенных пределов. Затем между молекулами возникают большие силы отталкивания, препятствующие дальнейшему сжатию. Эти силы придают воздуху упругость.

Опыт 2. Анализ по фотографии формы жиринок в бульоне.

Объяснение результатов опыта с учетом мнений учащихся.

Жиринки имеют форму круга и не расплываются по поверхности бульона. Что удерживает молекулы жира друг возле друга? По-видимому, силы притяжения молекул.

Комментарий учителя. Существованием сил притяжения между молекулами дерева объясняется и невозможность без значительных усилий сломать даже сухую ветку дерева.

Опыт 3. Ученые провели опыт. В полый толстостенный свинцовый шар залили воду. Запаяли отверстие и ударили по шару молотом. Вода не сжалась, а просочилась через слой свинца и осела на наружной поверхности шара в виде капелек.

Объяснение результатов опыта с учетом мнений учащихся.

Это опыт доказывает, что между молекулами существуют промежутки. Несжимаемость воды можно объяснить только наличием сил отталкивания между молекулами при сжатии жидкости.

Опыт 4. Прилипание свинцовых цилиндриков после сжатия их гладко отшлифованных поверхностей. Удержание цилиндриками гирь массой 1 и 2 кг.

Объяснение результатов опыта с учетом мнений учащихся.

Между молекулами и атомами твердых тел существуют силы притяжения. Эти силы достаточно велики, т.к. позволяют удерживать «на весу» гири большой массы.

Вывод 1. Между молекулами и атомами газообразных, жидких и твердых тел существуют силы притяжения и отталкивания.

Для демонстрации зависимости сил притяжения от расстояния между молекулами проведем ряд опытов.

Опыт 5. Сломать пополам тонкую стеклянную пластинку и попробовать соединить две ее части в одну, сдавливая друг с другом в месте разлома. Повторить опыт с кусочком мела.

Объяснение результатов опыта с учетом мнений учащихся.

Невозможность соединения кусочков стекла и мела указанным выше способом можно объяснить тем, что большинство молекул этих веществ находятся при сжатии на расстоянии, на котором силы притяжения между молекулами очень малы или не действуют.

Комментарий учителя. Действительно, ничтожно малой щели (меньше 0,000001 см) достаточно, чтобы притяжение между молекулами значительно ослабло.

Вывод 2. Между молекулами и атомами газообразных, жидких и твердых тел существуют силы притяжения и отталкивания, величина которых зависит от расстояния между частицами:

Какими же способами можно уменьшить щели между твердыми телами или их частями, чтобы соединить между собой?

Опыт 6. Расплавить на спиртовке концы пластмассовых палочек. Сжать их.

Способ 1. Расплавить места соединения твердых тел. На этом основана сварка металлов.

Опыт 7. С помощью паяльника соединить концы медных проволок.

Способ 2. С помощью расплавленного раствора соединить части твердых тел. На этом основана пайка деталей в радиотехнике.

Опыт 7. Склеить две полоски кожи или металла быстросохнущим клеем.

Способ 3. Основан на использовании клея.

Притяжением молекул объясняется смачивание и несмачивание твердых тел жидкостями.

Опыт 8. Прилипание стеклянной пластинки, подвешенной к рычажным весам, к поверхности воды. (Для ее отрыва используется песок, насыпаемый на противоположную чашку весов)

Объяснение результатов опыта с учетом мнений учащихся.

На поверхности стекла после отрыва остались капли воды, следовательно, вода смачивает стекло.

Причина: силы притяжения между молекулами воды слабее, чем между молекулами воды и молекулами стекла.

Опыт 9. Опустить пластинку парафина в воду.

Объяснение результатов опыта с учетом мнений учащихся.

На поверхности парафина каплей воды значительно меньше, они легко стряхиваются, следовательно, вода парафин не смачивает.

Причина: силы притяжения между молекулами воды сильнее, чем между молекулами воды и молекулами парафина.

На демонстрационный стол выставлены – сосуд с нефтью или мазутом, птичье перо белого цвета; оборудование для проведения экспериментов: отрезки карандашей, пластилиновые шарики, кусочки мыла, деревянные бруски.

Опыт 10. Опустить птичье перо в стакан с нефтью. Оно покрывается слоем нефти.

Объяснение результатов опыта с учетом мнений учащихся.

Нефть смачивает птичьи перья, что ведет к гибели птиц. Вот почему нефть, разлитая по поверхности морских и речных вод, так вредна для фауны.

IV. Закрепление нового материала

1. Проецирование на экран опорного конспект ОК – 6 «Притяжение и отталкивание молекул. Смачивание и несмачивание».

Повторение по опорному конспекту основных выводов темы.

2. Решение экспериментальных задач.

Продемонстрировать взаимодействие молекул с помощью карандаша; пластилина; кусочка мыла и деревянного бруска.

3. Решение качественных задач.

Вы вышли из воды и бросились на горячий чистый песок. Песчинки облепили вас со всех сторон. Когда ваше тело полностью высохло, то песчинки стали осыпаться с него. Почему?

V. Подведение итогов урока

Выставление отметок за участие в уроке.

VI. Домашнее задание

§10, выучить опорный конспект №6. Выполнить упражнение №2 (1,2)

Источник

§ 11. Взаимное притяжение и отталкивание молекул

Если все тела состоят из мельчайших частиц (молекул или атомов), почему же твёрдые тела и жидкости не распадаются на отдельные молекулы или атомы? Что заставляет их держаться вместе, ведь молекулы разделены между собой промежутками и находятся в непрерывном беспорядочном движении?

Дело в том, что между молекулами существует взаимное притяжение. Каждая молекула притягивает к себе все соседние молекулы и сама притягивается ими.

Когда мы разрываем нить, ломаем палку или отрываем кусочек бумаги, то преодолеваем силы притяжения между молекулами.

Заметить притяжение между двумя молекулами совершенно невозможно. Когда же притягиваются многие миллионы таких частиц, взаимное притяжение становится значительным. Поэтому трудно разорвать руками верёвку или стальную проволоку.

Притяжение между молекулами в разных веществах неодинаково. Этим объясняется различная прочность тел. Например, стальная проволока прочнее медной. Это значит, что частицы стали притягиваются сильнее друг к другу, чем частицы меди.

Притяжение между молекулами становится заметным только тогда, когда они находятся очень близко друг к другу. На расстоянии, превышающем размеры самих молекул, притяжение ослабевает. Две капли воды сливаются в одну, если они соприкасаются. Два свинцовых цилиндра сцепляются вместе, если их вплотную прижать друг к другу ровными, только что срезанными поверхностями. При этом сцепление может быть настолько прочным, что цилиндры не удаётся оторвать друг от друга даже при большой нагрузке (рис. 26).

Однако осколки стекла нельзя срастить, даже плотно прижимая их. Из-за неровностей не удаётся их сблизить на то расстояние, на котором частицы могут притянуться друг к другу. Но если размягчить стекло путём нагрева, то различные части можно сблизить и стекло в этом случае спаивается.

Это значит, что частицы стекла оказались на таком расстоянии, когда действует притяжение между ними.

Соединение кусков металла при сварке или пайке, а также склеивание основано на притяжении молекул друг к другу.

Следовательно, между молекулами (атомами) существует взаимное притяжение, которое заметно только на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов).

Попытаемся выяснить, почему между молекулами имеются промежутки. Если молекулы притягиваются друг к другу, то они должны как бы слипнуться. Этого не происходит, потому что между молекулами (атомами) в то же время существует отталкивание.

На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов), заметнее проявляется притяжение, а при дальнейшем сближении — отталкивание.

Многие наблюдаемые явления подтверждают существование отталкивания между молекулами.

Так, например, сжатое тело распрямляется. Это происходит из-за того, что при сжатии молекулы оказываются на таком расстоянии друг от друга, когда начинает проявляться отталкивание.

Некоторые явления, происходящие в природе, можно объяснить притяжением молекул друг к другу, например смачивание твёрдого тела жидкостью.

К пружине подвешивают на нитке стеклянную пластинку так, чтобы её нижняя поверхность была расположена горизонтально (рис. 27). Эту пластинку подносят к сосуду с водой так, чтобы она легла на поверхность воды (рис. 27, а). При отрывании пластинки от воды пружина заметно растянется (рис. 27, б). Это доказывает существование притяжения между молекулами.

По растяжению пружины можно судить о том, насколько оно велико. Оторвав пластинку, можно увидеть, что на ней остаётся тонкий слой воды, т. е. пластина смочена водой (рис. 27, в). Значит, при отрывании пластины мы преодолевали притяжение между молекулами воды. Разрыв произошёл не там, где соприкасаются молекулы воды с частицами стекла, а там, где молекулы воды соприкасаются друг с другом.

Вода смачивает не только стекло, но и кожу, дерево и другие вещества.

Во многих случаях вода может и не смачивать тела. Например, если опустить в воду кусочек воска или парафина, а затем вынуть, то он окажется сухим. Вам хорошо известно, что вода не смачивает и жирные поверхности тел.

Все приведённые примеры можно легко объяснить.

Если жидкость смачивает твёрдое тело, то это значит, что молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам тела.

Когда наблюдается несмачиваемость, то это означает, что молекулы жидкости притягиваются сильнее друг к другу, чем к молекулам твёрдого тела. В быту мы часто сталкиваемся с явлениями смачивания и несмачивания.

Так, например, благодаря явлению смачивания мы можем писать, вытирать мокрые предметы и т. д.

Вопросы

1. Как взаимодействуют между собой молекулы?
2. Когда заметнее проявляется отталкивание, а когда притяжение между молекулами?
3. Какое явление, наблюдаемое в природе, основано на притяжении молекул твёрдого тела и жидкости?
4. У водоплавающих птиц перья и пух остаются сухими. Какое явление здесь наблюдается?

Задание

1. Смочите два листочка бумаги: один — водой, другой — растительным маслом. Слипнутся ли они при соприкосновении? Ответ обоснуйте.

2. Кусок мыла сильно прижмите к тарелке, смоченной водой, и проверните несколько раз. Поднимите мыло вверх. Вместе с мылом поднимется и тарелка. Объясните, почему это произошло.

Источник