Физика Химия 5-6 класс
%PDF-1.6 % 2 0 obj > endobj 5 0 obj > stream application/pdf
Вещество и тело определение. Физические тела
Тела — это предметы, которые нас окружают.
Тела состоят из веществ.
Физические тела различаются по форме, размеру, имеют массу, объем.
Вещество — то, из чего состоит физическое тело. Неотъемлемым признаком вещества является его масса.
Материалом называют вещество, из которого изготавливают тела.
Дайте определение «вещество», «материал», «тело».
Чем отличаются понятия «вещество» и «тело»? Приведите примеры. Почему тел больше, чем веществ?
Цифры и факты
С одной тонны макулатуры можно изготовить 750 кг бумаги или 25000 школьных тетрадей.
20 тонн макулатуры сохраняют от вырубки гектар леса.
Любознательным
В авиационной и космической промышленности, в газовых турбинах, в установках для химической переработки угля, где высокая температура, используют композиционные материалы.
Это материалы, состоящие из пластичной основы (матрицы) и наполнителя. Среди композитов выделяют керамико-металлические материалы (керметы), норпласты, (наполненные органические полимеры). Как матрицу используют металлы и сплавы, полимеры, керамику. Своей прочностью композиты значительно превышают традиционные материалы.
Домашний эксперимент
Хроматография на бумаге
Смешайте по капле синего и красного чернил (может быть смесь красок растворимых в воде, которые не взаимодействуют между собой). Возьмите листок фильтровальной бумаги, нанесите маленькую каплю смеси в центр бумаги, тогда в центр этой капли капает воды. На фильтровальной бумаге начнет образовываться цветная хроматограмма.
Ознакомление с лабораторной посудой и химическим оборудованием
В процессе изучения химии приходится проводить немало опытов, для чего используют специальное оборудование и посуда.
В химии применяется особый посуда из тонкостенного и толстостенного стекла. Изделия из тонкостенного стекла устойчивы к перепадам температур, в них проводят химические операции, требующие нагрева.
Химическая посуда из толстого стекла нагревать нельзя. По назначению стеклянную посуду бывает общего назначения, специального назначения и мерный. Посуда общего назначения используют для выполнения большинства работ.
Тонкостенный стеклянную посуду общей назначения
Пробирками пользуются выполняя опыты с небольшими количествами растворов или твердых веществ, для демонстрационных опытов. Воспользуемся посудой для выполнения опытов.
Нальем в две маленькие пробирки по 1-2 мл. раствору соляной кислоты. В одну добавим 1-2 капель лакмуса, а вторую — столько ведь метилового оранжевого. Наблюдаем изменение цвета индикаторов. Лакмус приобретает красный, а метиловый оранжевый — розового цвета.
Нальем в три маленькие пробирки по 1-2 мл раствора гидроксида натрия. В одну добавим 1-2 капли лакмус, цвет становится синим. Во вторую — столько же метилового оранжевого — цвет становится желтым. В третью — фенолфталеина, цвет становится малиновым. Итак, с помощью индикаторов можно определить среду растворов.
В большую пробирку поместим немного соды натрий водород карбоната и доведите 1-2 мл раствора уксусной кислоты. Сразу же наблюдаем своеобразное «закипания» смеси этих веществ. Такое впечатление создается благодаря бурному выделению пузырьков углекислого газа. Если зажженную спичку внести в верхнюю частицу пробирки при выделении газа, он гаснет НЕ догорев.
В колбах растворяют вещества, осуществляют фильтрования титрования растворов. Химические стаканы применяют для проведения реакций осаждения, растворения твердых веществ при нагревании. В группу специального назначения относится посуду, применяемый с определенной целью. В толстостенной посуде выполняют опыты, не требующие нагрева. Чаще всего в нем хранят реактивы. Из толстого стекла также изготавливают капельницы, воронки, газометры, аппарат Киппа, стеклянные палочки.
Одну стеклянную палочку обмакнем у концентрированный р соляной кислоты, а вторую — у р нашатырного спирта. Приблизим палочки друг к другу, наблюдаем образования «дыма без огня».
В мерной посуды принадлежат пипетки, бюретки, колбы, цилиндры, мензурки, стаканы. Мерной посудой точно определяют объем жидкостей, готовят растворы различных концентраций.
Кроме стеклянной посуды в лаборатории используют фарфоровую посуду: чашки, тигли, ступки. Фарфоровые чашки применяют для испарения растворов, а фарфоровые тигли — для прокаливания веществ в муфельных печах. В ступках измельчают твердые вещества.
Лабораторное оборудование
Для нагрева веществ в химических лабораториях используют спиртовки, электрические плитки с закрытой спиралью, водяные бани, а при наличии газа — газовые горелки. Можно пользоваться и сухим горючим, сжигая его на специальных подставках.
Большое значение при выполнении химических экспериментов имеет вспомогательные принадлежности: металлический штатив, штатив для пробирок, тигельные щипцы, асбестовая сетка.
Для взвешивания веществ используют весы.
В сегодняшней статье порассуждаем о том, что такое физическое тело.
данный термин уже не раз встречался вам за годы школьной учебы. С понятиями «физическое тело», «вещество», «явление» мы впервые сталкиваемся на уроках природоведения. Они являются предметом изучения большинства разделов специальной науки — физики.
Согласно «физическое тело» обозначает определенный материальный объект, обладающий формой и явно выраженной внешней границей, которая отделяет его от внешней среды и прочих тел. Кроме того, физическому телу присущи такие характеристики, как масса и объем. Данные параметры являются базовыми. Но кроме них имеются и другие. Речь идет о прозрачности, плотности, упругости, твердости и т. п.
Физические тела: примеры
Говоря упрощенно, любой из окружающих предметов мы можем назвать физическим телом. Самые привычные их примеры — книга, стол, машина, мяч, чашка. Простым телом физика называет то, чья геометрическая форма несложна. Составные физические тела — это те, что существуют в виде комбинаций скрепленных между собой простых тел.
Например, очень условно человеческую фигуру можно представить в виде совокупности цилиндров и шаров.
Материал, из которого состоит любое из тел, именуется веществом. При этом они могут содержать в своем составе как одно, так и ряд веществ. Приведем примеры. Физические тела — столовые приборы (вилки, ложки). Изготовлены они чаще всего из стали. Нож может послужить примером тела, состоящего из двух разных видов веществ — стального лезвия и деревянной рукоятки. А такое сложное изделие, как сотовый телефон, производится из гораздо большего количества «ингредиентов».
Какими бывают вещества
Они могут быть природными и созданными искусственно. В древние времена все необходимые предметы люди изготавливали из натуральных материалов (наконечники стрел — из одежду — из звериных шкур). С развитием технического прогресса появились вещества, созданные человеком. И в настоящее время таковых — большинство. Классическим примером физического тела искусственного происхождения может служить пластик.
Каждый его вид создавался человеком с целью обеспечения нужных качеств того или иного предмета. Например, прозрачный пластик — для линз очков, нетоксичный пищевой — для посуды, прочный — для бампера автомобиля.
Любой предмет (от до высокотехнологичного устройства) обладает рядом определенных качеств. Одно из свойств физических тел — это их способность притягиваться друг к другу в результате гравитационного взаимодействия. Измеряется оно при помощи физической величины, именуемой массой. По определению физиков, масса тел — это мера их гравитации. Она обозначается символом m.
Измерение массы
Данная физическая величина, как и любая другая, поддается измерению. Чтобы узнать, какова масса любого предмета, нужно сравнить его с эталоном. То есть с телом, масса которого принимается за единицу. Международной системой единиц (СИ) им считается килограмм. Такая «идеальная» единица массы существует в виде цилиндра, представляющего собой сплав иридия и платины. Данный международный образец хранится во Франции, а копии его имеются почти в каждой из стран.
Помимо килограмма используют понятие тонны, грамма или миллиграмма. Измеряют же массу тела взвешиванием. Это классический способ для повседневных расчетов. Но в современной физике есть и другие гораздо более современные и высокоточные. С их помощью определяют массу микрочастиц, а также гигантских объектов.
Другие свойства физических тел
Форма, масса и объем — важнейшие из характеристик. Но существуют и прочие свойства физических тел, каждое из которых важно в определённой ситуации. Например, предметы равного объема могут значительно различаться своей массой, то есть иметь разную плотность. Во многих ситуациях важны такие характеристики, как хрупкость, твердость, упругость или магнитные качества. Не следует забывать о теплопроводности, прозрачности, однородности, электропроводности и прочих многочисленных физических свойствах тел и веществ.
В большинстве случаев все подобные характеристики зависят от тех веществ или материалов, из которых предметы состоят. Например, резиновые, стеклянные и стальные шарики будут обладать абсолютно разными наборами физических качеств.
Это имеет значение в ситуациях взаимодействий тел между собой, например изучении степени деформации их при сталкивании.
О принятых приближениях
Определенные разделы физики физическое тело рассматривают в качестве некой абстракции, обладающей идеальными характеристиками. Например, в механике тела представляются в виде материальных точек, не имеющих массы и прочих свойств. Данный раздел физики занимается движением таких условных точек, и для решения поставленных здесь задач подобные величины принципиального значения не имеют.
В научных расчетах часто применяется понятие абсолютно твердого тела. Таковым условно считается не подверженное никаким деформациям, с отсутствием смещения центра массы тело. Данная упрощенная модель позволяет теоретически воспроизводить ряд определенных процессов.
Раздел термодинамики в своих целях использует понятие абсолютно черного тела. А это что такое? Физическое тело (некий абстрактный предмет), способное поглощать любые попадающие на его поверхность излучения.
При этом, если задача того требует, им могут излучаться электромагнитные волны. Если по условиям теоретических расчетов форма физических тел не принципиальна, по умолчанию считается, что она шарообразная.
Почему свойства тел так важны
Сама физика как таковая произошла от необходимости постичь законы, по которым ведут себя физические тела, а также механизмы существования разнообразных внешних явлений. К природным факторам можно отнести любые изменения в окружающей нас среде, не относящиеся к результатам человеческой деятельности. Многие из них люди используют себе на пользу, но другие могут быть опасными и даже катастрофическими.
Исследование поведения и самых разных свойств физических тел необходимо для людей в целях предсказания неблагоприятных факторов и предупреждения либо уменьшения наносимого ими вреда. Например, строительством волноломов люди привыкли бороться с негативными проявлениями морской стихии. Противостоять землетрясениям человечество научилось разработкой особых сейсмоустойчивых конструкций зданий.
Несущие части автомобиля изготавливаются в особой, тщательно выверенной форме для уменьшения повреждений при авариях.
О структуре тел
Согласно другому определению, термин «физическое тело» подразумевает всё то, что можно признать реально существующим. Любое из них обязательно занимает часть пространства, а вещества, из которых они состоят, являются совокупностью молекул определённой структуры. Другие, более мелкие частицы его — атомы, но и каждый из них не является чем-либо неделимым и совершенно простым. Строение атома достаточно сложно. В его составе можно выделить положительно и отрицательно заряженные элементарные частицы — ионы.
Структура, согласно которой такие частицы выстраиваются в определённую систему, для твердых тел носит название кристаллической. Любой кристалл обладает определенной, строго фиксированной формой, что говорит об упорядоченном движении и взаимодействии его молекул и атомов. При изменении структуры кристаллов происходит нарушение физических свойств тела.
От степени подвижности элементарных составляющих зависит его агрегатное состояние, которое может быть твердым, жидким или газообразным.
Для характеристики данных сложных явлений используется понятие коэффициентов сжатия или объемной упругости, которые являются взаимно обратными величинами.
Движение молекул
Состояние покоя ни атомам, ни молекулам твёрдых тел не присуще. Они находятся в постоянном движении, характер которого зависит от теплового состояния тела, и воздействий, которым оно в данный момент подвергается. Часть элементарных частиц — отрицательно заряженных ионов (именуемых электронами) движется с большей скоростью, чем имеющих положительный заряд.
С точки зрения агрегатного состояния, физические тела — это твердые предметы, жидкости или газы, что зависит от характера молекулярного движения. Вся совокупность твердых тел может быть поделена на кристаллические и аморфные. Движение частиц в кристалле признано полностью упорядоченным. В жидкостях молекулы двигаются по совершенно другому принципу.
Они переходят из одной группы в другую, что можно образно представить подобно кочующим из одной небесной системы в другую кометам.
В любом из газообразных тел молекулы обладают гораздо более слабой связью, чем в жидких или твердых. Частицы там можно назвать отталкивающимися друг от друга. Упругость физических тел определяется сочетанием двух главных величин — коэффициента сдвига и коэффициента объемной упругости.
Текучесть тел
При всех значительных отличиях твердых и жидких физических тел между собой в свойствах их много общего. Часть из них, именуемых мягкими, занимают промежуточное агрегатное состояние между первыми и вторыми с присущими и тем, и другим физическими свойствами. Такое качество, как текучесть, можно обнаружить в твердом теле (пример — лед или сапожный вар). Присуще оно и металлам, в том числе достаточно твердым. Под давлением большинство из них способно течь подобно жидкости. Соединив и нагрев два твердых куска металла, возможно спаять их в единое целое.
Причём процесс спаивания протекает при температуре гораздо более низкой, чем точка плавления каждого из них.
Данный процесс возможен при условии полного соприкосновения обеих частей. Именно таким способом получают различные металлические сплавы. Соответствующее свойство именуют диффузией.
О жидкостях и газах
По результатам многочисленных экспериментов ученые пришли к следующему выводу: твёрдые физические тела — это не какая-то обособленная группа. Различие между ними и жидкими состоит лишь в большем внутреннем трении. Переход веществ в разные состояния происходит в условиях определённой температуры.
Газы отличаются от жидкостей и твердых тел тем, что увеличения силы упругости даже при сильном изменении объёма в них не происходит. Различие между жидкостями и твердыми телами — в возникновении упругих сил в твердых телах при сдвиге, то есть изменении формы. Данного явления не наблюдается в жидкостях, которые могут принять любую из форм.
Кристаллические и аморфные
Как уже упоминалось, два возможных состояния твердых тел — аморфное и кристаллическое.
К аморфным относятся тела, обладающие одинаковыми физическими свойствами по всем направлениям. Данное качество именуются изотропностью. В качестве примера можно привести затвердевшую смолу, изделия из янтаря, стекло. Их изотропность — результат беспорядочного расположения молекул и атомов в составе вещества.
В кристаллическом состоянии элементарные частицы расположены в строгом порядке и существуют в виде внутренней структуры, периодически повторяющейся в разных направлениях. Физические свойства таких тел отличаются, но в параллельных направлениях они совпадают. Такое свойство, присущее кристаллам, именуют анизотропностью. Ее причина — неодинаковая сила взаимодействия между молекулами и атомами в разных направлениях.
Моно- и поликристаллы
У монокристаллов внутренняя структура однородная и повторяется во всем объеме. Поликристаллы выглядят как множество хаотично сросшихся друг с другом небольших кристаллитов. Составляющие их частицы располагаются на строго определённом расстоянии друг от друга и в нужном порядке.
На реальные характеристики прочности оказывают негативное воздействие дефекты кристаллической решетки, как поверхностные, так и внутренние. Подобным свойствам твёрдых тел посвящен отдельный раздел физики, именуемый механикой твердого тела.
«Как устроен мир» — Неживая природа ДОЖДЬ ГЛИНА ОБЛАКО ЗОЛОТО. Как устроен мир. Что такое природа? Небо светло-голубое. Солнце светит золотое, Ветер листьями играет, Тучка в небе проплывает. Живая природа. Виды природы. Живая и неживая природа связаны друг с другом. Живую природу изучает наука – биология. Может ли человек обойтись без природы?
«Разноцветная радуга» — Солнце светит и смеётся, А на Землю дождик льётся. Работа учителя начальных классов Кучеровой И.
В. И выходит на луга Семицветная дуга. Знать, Сидит. Где. Цвета радуги. Фазан. Почему радуга разноцветная? Охотник. Желает. Солнечные лучи, попадая в небе на капельки дождя, распадаются на разноцветные лучики.
«Обитатели почвы» — А люди сказали: «Земля, чтобы жить!». Ботинки сказали: «Земля, чтоб ходить». Медведка. П о ч в а. Жаба. Дождевой червь. Ведро картошки в чудесной кладовой превращается в двадцать ведер. Обитатели почвы. А. Тетерин. Жужелица. Сколопендра. Сказала лопата: «Земля, чтобы рыть». Клещи. Личинка майского жука.
«Защита природы» — Мы сами – часть Природы, И маленьким рыбкам… Хочется перенестись сюда… Мы все живем на одной планете. И нашему зеленому лесу. А человек без природы?… СОХРАНИМ ПРИРОДУ Выполнил: Кочетыгов Илья, 5 «Б». Природа может существовать без человека, Человек! Защитим и сохраним нашу природу! Защита нужна и насекомым,
«Состав почвы» — Содержание. В почве есть вода. На дно оседает песок,а поверх песка – глина. Почва. Вода. Опыт №2. В почве есть перегной.
Опыт №3. В почве содержатся соли. Опыт № 1. В почве есть воздух. Опыт №5. Состав почвы. Перегной. Плодородие – главное свойство почвы. Опыт №4. Песок. Воздух.
«Игра о природе» — Плащеносец. Лягушка-бык. Малина. Звук какого земноводного слышен на 2-3 км? Вишня. Учитель начальных классов МАОУ СОШ №24 Родина Виктория Евгеньевна. Ромашка. Ёжик. Черепаха. Чистотел. Дикобраз. Игра. Лекарственные растения. Клевер. Ландыш. Цикада. Но уважаю с детства Сердечное средство. Лиственный морской дракон.
Всего в теме 36 презентаций
В жизни нас окружают разнообразные тела и предметы. Например, в помещениях это окно, дверь, стол, лампочка, чашка, на улице — автомобиль, светофор, асфальт. Любые тела или предметы состоят из вещества. В данной статье пойдёт речь о том, что такое вещество.
Что такое химия?
Вода является незаменимым растворителем и стабилизатором. Она обладает сильной теплоёмкостью и теплопроводностью. Водная среда благоприятна для протекания основных химических реакций.
Она характеризуется прозрачностью и практически устойчива к сжатию.
Чем отличаются неорганические и органические вещества?
Особо сильных внешних отличий между двумя этими группами веществ нет. Главное отличие заключается в строении, где неорганические вещества обладают немолекулярным строением, а органические — молекулярным.
Неорганические вещества имеют немолекулярное строение, поэтому для них характерны высокие температуры плавления и кипения. Они не содержат углерода. К ним можно отнести благородные газы (неон, аргон), металлы (кальций, кальций, натрий), амфотерные вещества (железо, алюминий) и неметаллы (кремний), гидроксиды, бинарные соединения, соли.
Органические вещества молекулярного строения. У них достаточно низкие температуры плавления, и они быстро разлагаются при нагревании. В основном состоят из углерода. Исключения: карбиды, карбонаты, оксиды углерода и цианиды. Углерод позволяет образовывать огромное количество непростых соединений (в природе их известно более 10 миллионов).
Большинство их классов принадлежит к биологическому рождению (углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты). Данные соединения включают в свой состав азот, водород, кислород, фосфор и серу.
Чтобы понять, что такое вещество, необходимо представить, какую роль оно играет в нашей жизни. Взаимодействуя с другими веществами, оно образует новые. Без них жизнедеятельность окружающего мира неотделима и немыслима. Все предметы состоят из определённых веществ, поэтому они играют важную роль в нашей жизни.
Учебно-методическое пособие | Химия
Название проекта:
Вещества вокруг нас
Цель проекта :
- Разработка электронного путеводителя «Вещества вокруг нас».
Задачи проекта:
- Знакомство с характеристикой веществ, окружающих нас в быту.
- Расширение кругозора учащихся, формирование химической картины природы.
- Формирование опыта практического применения компьютерных технологий для создания творчески оформленной работы.
- Обогащение опыта использования информационных технологий (в том числе Веб 2.0) в проектной деятельности;
Сроки
Первое полугодие (проект разрабатывается в рамках элективного предпрофильного курса «Химические вещества в повседневной жизни человека»)
Руководитель проекта
Ромахина Елена Борисовна, учитель химии
Участники проекта
9 класс (14- 15 лет)
Конечный продукт
Электронный путеводитель «Вещества вокруг нас».
Методические рекомендации или Как организовать работу над проектом
Занятие №1.
Введение в проект.
Индуктором запуска проекта может послужить фильм «Живая вода» или слайд-презентация, составленная учителем «Эта обычная и такая необычная вода…». В ходе показа учитель рассказывает о важности этого вещества, о том, что все химические превращения на Земле происходят или с непосредственным участием воды, или в водных растворах.
Учитель акцентирует внимание на уникальных свойствах воды. Важные и хорошо иллюстрированные сведения о свойствах воды способствуют возникновению интереса учащихся к изучению веществ и тел, окружающих нас в быту.
Работа с понятийным аппаратом.
Задание для учащихся:
Из предложенного перечня, выпишите отдельно вещества и тела: мел, чашка, капля росы, ножницы, железо, булавка, поваренная соль, крахмал, алюминиевая ложка, кусочек сахара, снежинка, вода, цветочный горшок, стекло, глина, спичка.
После обсуждения результатов выполнения задания, учащимся предлагается самостоятельно сформулировать отличие понятий вещества и физического тела.
Результаты обсуждения с комментариями учителя заносятся в таблицу.
Понятие | Определение |
Вещество | Это та материя из чего состоят физические тела. |
Физические тела | Это все, что нас окружает. |
Химия | Это наука о веществах, их свойствах и превращениях |
Свойства веществ | Это признаки, по которым одни вещества отличаются от других или сходны между собой. |
Чистые вещества | Это вещества, обладающие постоянными физическими свойствами. |
Физические свойства | Агрегатное состояние, цвет, плотность, теплопроводность, запах, растворимость в воде, электрическая проводимость, температура плавления и кипения. |
Задачи химии |
|
Вещество характеризуется определенными физическими свойствами.
Выбор темы проекта.
Учащимся, предлагается разбиться на малые группы и выбрать тему своего проекта для коллективной разработки. Представитель от каждой группы подходит к непрозрачному мешку и вытягивает вещество или физическое тело, которое предстоит им изучать. В мешке лежат: коробок спичек, тетрадь, стеклянная бутылочка, краски, чашка, солонка с солью.
Предлагаемые темы:
1. Бумага — материальный носитель различных видов искусства.
2. От пергамента до наших дней.
3. «Скользкая» и «мокрая» вода.
4. От оконного стекла до витражей.
5. Эти обычные и необычные спички.
6. Соль вокруг нас.
7. Мир ярких красок.
8. Керамика во все времена.
Домашнее задание.
Сформулировать цель и задачи группового исследования, для оформления первого слайда презентации.
Занятие №2.
Проверка домашнего задания.
Формулирование учителем требований, выдвигаемых к конечному результату исследования.
1. Подготовка доклада.
2. Разработка сопровождающей его компьютерной презентации Power Point, выполненной с применением пакета Microsoft Office.
3. Выступление по выбранной теме с использованием этой презентации.
Требования к презентации:
1. Количество слайдов в презентации не более 20.
2. Наличие доклада в виде заметок к слайдам внутри презентации.
3. Работоспособность ссылок-переходов по слайдам (при их наличии в презентации).
4. Первый слайд презентации содержит информацию об авторах.
5. Второй слайд — формулировка целей и задачи данного проекта.
6. Последний слайд презентации должен содержать список используемых источников информации.
7. Продолжительность выступления с докладом перед аудиторией на итоговой конференции — не более 10 минут.
Критерии оценки презентации.
Презентация оценивается в баллах по двум категориям:
1. Содержание презентации
2. Оформление презентации.
Содержание презентации:
1. Грамотное раскрытие учебной темы
2. Плановое изложение информации: грамотно поставленная цель, наличие вступления, основной части, заключения.
3. Наличие фотографий, рисунков и других графических объектов, связанных с содержанием.
4. Наличие подписей к фото, рисункам, диаграммам.
5. Наличие ссылок на источники информации (текстовые, графические, музыкальные материалы, информацию, взятую из сети Интернет)
Оформление презентации:
1. Грамотное использование анимации элементов слайдов.
2. Грамотное использование анимации смены слайдов.
3. Грамотное использование дополнительных возможностей Power Point : звуковое сопровождение, видео.
4. Единство оформления всех слайдов презентации: цвет фона, шрифт, графика.
5. Легкость прочтения текстовой информации — баланс цвета фона и цвета шрифта.
Домашнее задание:
Найти историю открытия и этимологию слова, выбранного вещества или физического тела.
Занятие №3.
Проверка домашнего задания.
Лекция: Вода в масштабе планеты. Круговорот воды. Экологические проблемы чистой воды.
Практическая работа.
Получение дистиллированной воды.
Описание хода работы.
Получение дистиллированной воды
Вода из-под крана чиста, прозрачна, не имеет запаха… Но чистое ли это вещество с точки зрения химика? Загляните в чайник: в нем легко обнаруживаются накипь и коричневатый налет, которые появляются на спирали и стенках чайника в результате многократного кипячения в нем воды.
А известковый налет на кранах? И природная, и водопроводная вода – это однородные смеси, растворы твердых и газообразных веществ. Конечно, их содержание в воде очень мало, но эти примеси могут привести не только к образованию накипи, но и к более серьезным последствиям. Не случайно лекарства для инъекций готовят только с использованием специально очищенной воды, называемой дистиллированной.
Накипь на нагревательном элементе |
Откуда взялось такое название? Воду и другие жидкости очищают от примесей с помощью процесса, называемого дистилляцией, или перегонкой. Сущность дистилляции состоит в том, что смесь нагревают до кипения, образующиеся пары чистого вещества
отводят, охлаждают и вновь превращают в жидкость, которая уже не содержит загрязняющих примесей.
Демонстрационный эксперимент. На учительском столе собрана лабораторная установка для перегонки жидкостей.
Лабораторная установка для |
В перегонную колбу учитель наливает воду, подкрашенную в оранжевый цвет растворимой неорганической солью (дихроматом калия). Так вы воочию убедитесь, что в очищенной воде этого вещества не будет. Для равномерного кипения в колбу бросают 3-4 кусочка пористого фарфора или пемзы (кипелки). В рубашку холодильника подается вода, а перегонная колба нагревается до кипения содержимого с помощью электронагревателя. Пары воды, попадая в холодильник, конденсируются, и дистиллированная вода стекает в приемник. Какую температуру показывает термометр? Как вы думаете, через какой отвод в холодильник подается холодная вода, а через какой она сливается?
Дистиллированная вода используется не только для приготовления лекарств, но и для получения растворов, применяемых в химических лабораториях.
Даже автомобилисты используют дистиллированную воду, доливая ее в аккумуляторы для поддержания уровня электролита.
Домашнее задание.
Найти информацию о физических свойствах, особенности строения, составе, выбранных, учащимися веществ и физических тел.
Занятие №4.
Проверка домашнего задания.
Лекция. Роль поваренной соли в обмене веществ человека и животных. Солевой баланс в организме человека. Использование хлорида натрия в химической промышленности.
Практическая работа: очистка поваренной соли.
1. Растворение загрязненной поваренной соли (смесь соли с песком). В стакан с загрязненной солью налейте примерно 20 мл воды. Чтобы ускорить растворение, содержимое стакана перемешайте стеклянной палочкой (осторожно, не касаясь стенок стакана).
Если при этом соль не растворится, добавляйте понемногу воду до тех пор, пока соль не растворится.
2. Очистка полученного раствора при помощи фильтрования. Возьмите круглый лист фильтровальной бумаги, сложите его дважды пополам. Раскрытый фильтр поместите в воронку и смочите водой, расправьте его, чтобы он плотно примыкал к воронке. Воронку с фильтром поместите в стакан. Мутный раствор налейте по стеклянной палочке. В стакан стечет прозрачный фильтрат.
3. Выпаривание раствора. Полученный фильтрат вылейте в фарфоровую чашку и поставьте ее на кольцо штатива. Нагревайте в пламени, периодически перемешивая фильтрат до полного испарения воды. Полученную соль сравните с исходной.
Домашнее задание:
Выращивание кристаллов из раствора.
Для выращивания кристаллов требуется большие стаканы или банки (500 мл.)
В банку наливают раствор соли, из которой выращивают кристалл.
На банку кладут палочку, к которой привязывают толстую нитку, опускают ее в раствор соли и накрывают стеклом или блюдцем. На нитку прикрепите один кристаллик правильной формы. В течение опыта счищайте кристаллики, образовавшиеся на других местах нити, и удаляйте их.
Стаканы ставят на полку и стараются не сотрясать их. Время от времени в стакан подливают раствор соли.
На 500 мл воды (при 30 0С) следует брать такие количества солей:
1. Поваренная соль – 281 г: кристаллы мелкие, белые, прозрачные.
2. Медный купорос – 200 – 250 г: кристаллы ярко – синие, прозрачные.
3. Железный купорос – 302 .: кристаллы зеленоватые.
4. Хромокалиевые квасцы – 400 г: кристаллы сине – фиолетовые.
Найти информацию о влиянии выбранных веществ на жизнедеятельность организма человека.
Занятие №5.
Проверка домашнего задания.
Лекция. История изобретения спичек.
Красный и белый фосфор. Окислительно – восстановительные процессы, протекающие при зажигании спичек. Спичечное производство в России.
Демонстрационный опыт.
Получение белого фосфора из красного.
В пробирку поместить сухой красный фосфор и закрыть куском ваты. Нагревать до появления белых паров фосфора, который конденсируется на стенках. Щипцами вытащить вату и положить ее в емкость с водой. При помощи лучинки с ватой, собрать, образовавшийся белый фосфор со стенок пробирки и вынести на воздух. Произойдет самовоспламенение, вата загорится.
Реакция, лежащая в основе воспламенении спичечной головки при трении ее о боковую поверхность коробка.
6P+5KClO3 = 5KCl+3P2O5
Показ демонстрационного опыта «Взрыв смеси красного фосфора и бертолетовой соли» на видео.
Домашнее задание:
Найти информацию о классификации, разновидностей, выбранных учащимися, веществ и физических тел.
Занятие №6.
Проверка домашнего задания.
Лекция. От пергамента и шелковых книг до наших дней. Целлюлоза. Виды бумаги и их практическое применение. Экологические проблемы, связанные с производством бумаги. Целлюлозно-бумажный комбинат на озере Байкал.
Домашнее задание:
Изготовление бумаги в домашних условиях из вторсырья.
Поместите обрезки бумаги в миксер, предварительно налейте туда воду и измельчите до образования однородной массы. Образовавшуюся кашицу, отфильтруйте от избытка воды и поместите на кусок ткани. Сверху накройте куском марли и прогладьте. Полученный образец принесите на урок.
Занятие №7.
Проверка домашнего задания.
Лекция. Карандаши и акварельные краски. Графит. Пигменты. Состав и виды акварельных красок.
Показ презентации: «Углерод и его аллотропные модификации».
Домашнее задание:
Провести эксперимент. Действие растворов кислот и щелочей на растительные индикаторы.
Приготовить растворы растительных индикаторов можно, используя соки свеклы, красной капусты, малины, черники, клюквы, черной смородины, фиалки, тюльпана.
Приготовить раствор щелочи (например, мыла или соды). Раствор должен быть прозрачным и без пены.
Приготовить раствор кислоты. С этой целью столовый уксус 9% разбавить кипяченой водой в соотношении 1:5. Можно использовать раствор лимонной кислоты. Для этого надо взять кислоту в небольшом количестве и растворить в четверти стакана кипяченой воды.
Поочередно испытать каждый из приготовленных индикаторов, добавляя его равными небольшими порциями в воду, раствор кислоты и раствор щелочи.
По результатам наблюдений заполнить таблицу.
Растительные индикаторы | Цвет растительного индикатора | ||
| В воде | В растворе кислоты | В растворе щелочи |
Занятие №8.
Проверка домашнего задания.
Лекция. Из истории стеклоделия. Получение оконного стекла. Посуда из стекла. Цветные стекла.
Практическая работа.
Примеры физических явлений.
Возьмите стеклянную трубочку (диаметр примерно 5 мм) и поместите ее средней частью в пламя спиртовки. После сильного накаливания стекла попытайтесь трубочку согнуть или растянуть.
Кусочки стекла растереть пестиком в фарфоровой ступке, добавить воды. В полученную массу добавить несколько капель индикатора фенолфталеина. Наблюдать, бледно-розовое окрашивание. Вывод: происходит выщелачивание стекла. Извлечение силикатов, которые в воде подвергаются гидролизу.
Na2SiO3 + H2O = NaHSiO3 + NaOH
Домашнее задание:
Провести домашний опыт: «Искусственный сад».
Возьмите несколько узеньких стеклянных сосудов (цилиндров, баночек или бутылочек).
Налейте в них раствор силикатного клея (канцелярского). Для приготовления раствора в банку с кипяченой водой добавьте клей (3:1), дайте постоять и профильтруйте через вату или слой марли.
Затем в каждый сосуд бросьте маленький кристаллик разных веществ (например, перманганата калия, хлорида железа, медного купороса) и наблюдайте. Поверхность можно закрепить расплавленным парафином.
Сразу же начинается процесс взаимного проникновения частиц вещества и их взаимодействие, возникают образования причудливой формы разного цвета, напоминающие водоросли.
Занятие №9.
Лекция. Виды и химический состав глин. Разновидности керамических материалов. Изделия из фарфора и фаянса.
Показ презентации «Художественные произведения искусства».
В презентации представлены работы великих художников, полотна, написанные, маслом и акварелью. Изделия из хрусталя и цветного стекла, витражи. Фарфоровая и фаянсовая посуда.
Изделия из керамики. Фотографии соляных копей в Величке (Польша). Фотографии снежинок.
Домашнее задание:
Подобрать иллюстративный материал, отражающий применение, выбранных учащимися веществ и тел.
Найти интересные факты, рассказывающие о этих веществах.
Занятие №10-13.
Проверка домашнего задания.
Обработка собранного материала. Получение конечного продукта.
Занятие №14
Консультации, корректировка текстов в исследовательских работах. Подготовка доклада для заключительной конференции.
Информационно-коммуникационое сопровождение проектной деятельности
http://www.gicpv.ru/book31-20-2.htm
http://gureev.nnov.ru/water
http://prom-water.ru/base/basewater/ovodeobchie/krugovorotvodi/
http://www.agrovodcom.
ru/info_krugovorot.php
Видеоролик:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D1%8C
http://n-t.ru/ri/kk/hm03.htm
http://www.sunhome.ru/journal/15726
http://health.wild-mistress.ru/wm/health.nsf/publicall/A4744485CBE1A900C325744A007481BD
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%87%D0%BA%D0%B8
http://www.alhimikov.net/himerunda/spitchka.html
http://www.calend.ru/event/4945/
http://www.alabin.ru/alabina/exposure/collections/ethnography/match/
http://images.yandex.ru/yandsearch?text=%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%20%D1%81%D0%BF%D0%B8%D1%87%D0%B5%D0%BA%20%D0%B2%20%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8&stype=image
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82
http://www.biysk.ru/~karman/mat_vol_nat_chelk_legenda_chelk.htm
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B5%D0%BB%D0%BB%D1%8E%D0%BB%D0%BE%D0%B7%D0%B0
http://www.
librero.ru/article/pott/buum/
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%83%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%B0
http://shkolazhizni.ru/archive/0/n-20038/
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%A6%D0%91%D0%9A
Видеоролики:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%88
http://xarhive.narod.ru/Online/subst/vvk.html
http://www.staedtler.com/upload/graphite_video_eng_16461.mpg
http://www.eco-trade-group.ru/goods/descript/pigmente.htm
http://www.art-con.ru/node/983
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BF%D0%B8%D0%B3%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%82
http://www.art911.ru/index.php?name=Pages&op=page&pid=22
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BA%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BB%D1%8C
http://ru.
wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%BA%D0%BB%D0%BE
http://megatavr.com/rus/articles/index.php?art=02
Видеоролики:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%BA%D0%BB%D0%BE
http://megatavr.com/rus/articles/index.php?art=02
Видеоролики:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D1%8B
http://www.keramart.com/uchiebniki/glina_vidy_ghliny.html
http://www.5ballov.ru/referats/preview/77670
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D1%80%D1%84%D0%BE%D1%80
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D1%8F%D0%BD%D1%81
Видеоролики:
Защита проекта на итоговой конференции.
Презентация электронного путеводителя «Вещества вокруг нас».
Выступление групп учащихся по выбранной теме с использованием презентации.
Рефлексия.
Учащиеся совместно с учителем могут ответить на следующие вопросы:
- Достигнуты ли цели проекта?
- Соответствует ли полученный результат цели проектирования?
- Что удалось в проекте лучше всего?
- Что хотелось бы изменить?
- Как вы оцениваете работу группы в целом?
- Как вы оцениваете свой личный вклад в работу над проектом?
- Какие знания, умения вы приобрели в ходе работы?
- Каких знаний, умений вам недоставало?
- С какими проблемами Вы столкнулись?
- Чувствуете ли вы удовлетворение от выполненной работы?
- Есть ли у вас желание продолжить в дальнейшем принимать участие в проектировочной деятельности?
В ходе защиты проектов, остальные группы оценивают и записывают полученный результат, по следующим критериям:
Презентация оценивается в баллах по двум категориям:
Содержание презентации | Баллы |
1. |
|
2. Плановое изложение информации: грамотно поставленная цель, наличие вступления, основной части, заключения. (0 – 10) |
|
3. Наличие фотографий, рисунков и других графических объектов, связанных с содержанием (0 – 10) |
|
4.Наличие подписей к фото, рисункам, диаграммам (0 – 5) |
|
5. Наличие ссылок на источники информации (0 – 10) |
|
Оформление презентации |
|
1. Грамотное использование анимации элементов на слайде (0 – 5) |
|
2. Грамотное использование анимации смены слайдов (0 – 5) |
|
3. |
|
4. Единство оформления всех слайдов презентации: цвет фона, шрифт, графика. (0 – 5)
|
|
5. Легкость прочтения текстовой информации — баланс цвета фона и цвета шрифта. (0 – 5)
|
|
| Итого: |
Грамотное раскрытие учебной темы (0 -10)
Грамотное использование дополнительных возможностей Power Point: звуковое сопровождение, видео. (0 – 5)Чистые вещества: примеры и способы получения
Вся наша жизнь в буквальном смысле построена на работе различных химических веществ. Мы дышим воздухом, который содержит в себе множество различных газов. На выходе получается углекислый газ, который затем перерабатывается растениями. Мы пьем воду или молоко, которое представляет собой смесь воды с другими компонентами (жиром, минеральными солями, белком и так далее).
Банальное яблоко – это целый комплекс сложных химических веществ, которые взаимодействуют друг с другом и нашим организмом. Как только что-то попадает в наш желудок, вещества, входящие в продукт, поглощенный нами, начинают взаимодействие с желудочным соком. Абсолютно каждый объект: человек, овощ, животное – это набор частиц и веществ. Последние делятся на два разных типа: чистые вещества и смеси. В данном материале разберемся, какие вещества чистые, а какие из них относятся к категории смесей. Рассмотрим способы разделения смесей. А также взглянем на типичные примеры чистых веществ.
Чистые вещества
Итак, в химии чистые вещества – это те вещества, что всегда состоят только из одного-единственного вида частиц. И это первое важное свойство. Чистым веществом является вода, например, которая состоит исключительно из молекул воды (то есть своих собственных). Также чистое вещество всегда имеет постоянный состав. Таким образом, каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и из одного атома кислорода.
Свойства чистых веществ, в отличие от смесей имеют постоянный характер и изменяются при появлении примесей. Только дистиллированная вода имеет температуру кипения, а морская кипит при более высокой температуре. При этом стоит учитывать, что любое чистое вещество не является абсолютно чистым, так как даже чистый алюминий имеет примесь в составе, хоть она и имеет долю в 0.001 %. Возникает вопрос, как выяснить массу чистого вещества? Формула для вычисления выглядит следующим образом – m (масса) чистого вещества = W (концентрация) чистого вещества * смесь / 100 %.
Также существует такой тип чистых веществ, как особо чистые вещества (ультрачистые, высокочистые). Такие вещества используются в производстве полупроводников в различных измерительных и вычислительных устройствах, атомной энергетике и во многих других профессиональных областях.
Примеры чистых веществ
Мы уже выяснили, что чистым веществом является то, что содержит в себе элементы одного вида. Хорошим примером чистого вещества может послужить снег.
По сути это та же вода, но в отличие от той воды, с которой мы сталкиваемся ежедневно, эта вода гораздо чище и не содержит примесей. Алмаз тоже является чистым веществом, поскольку он содержит в себе только углерод без примесей. Это же относится и к горному хрусталю. На ежедневной основе мы сталкиваемся с еще одним примером чистого вещества – рафинированным сахаром, который содержит в себе одну лишь сахарозу.
Смеси
Мы уже рассмотрели чистые вещества и примеры чистых веществ, теперь перейдем к другой категории веществ – смесям. Смесь – это когда несколько веществ смешиваются друг с другом. Мы сталкиваемся со смесями на постоянной основе даже в быту. Тот же чай или мыльный раствор представляют собой смеси, которые мы применяем ежедневно. Смеси могут быть созданы человеком, а могут быть природными. Они находятся в твердом, жидком и газообразном состоянии. Как уже было сказано выше, тот же чай является смесью воды, сахара и чая. Это пример смеси, созданной человеком. Молоко является природной смесью, так как оно появляется без участия человека в процессе выработки и содержит в себе множество разных компонентов.
Смеси созданные человеком почти всегда долговечны, а природные под воздействием тепла начинают распадаться на отдельные частицы (молоко, к примеру, прокисает через несколько дней). Смеси также делятся на гетерогенные и гомогенные. Гетерогенные смеси являются неоднородными, а их компоненты видны невооруженным взглядом и под микроскопом. Такие смеси именуют взвесями, которые в свою очередь делят на суспензии (вещество в твердом состоянии и вещество в жидком состоянии) и эмульсии (два вещества в жидком состоянии). Гомогенные смеси однородные, а их отдельные компоненты невозможно рассмотреть. Их также именуют растворами (могут быть веществами в газообразном, жидком или твердом состоянии).
Характеристики смеси и чистых веществ
Для удобства восприятия информация представлена в виде таблицы.
Сравнительный признак | Чистые вещества | Смеси |
Состав веществ | Сохраняют постоянный состав | Имеют непостоянный состав |
Виды веществ | Содержат одно вещество | Включают в себя различные вещества |
Физические свойства | Сохраняют постоянные физические свойства | Имеют непостоянные физические свойства |
Изменение энергии вещества | Изменяется при образовании энергии | Не изменяется |
Способы получения чистых веществ
В природе многие вещества существуют в виде смесей.
Они применяются в фармакологии, промышленном производстве.
Для получения чистых веществ применяются различные методы разделения. Гетерогенные смеси делят с помощью отстаивания и фильтрования. Гомогенные смеси делят с помощью выпаривания и дистилляции. Рассмотрим каждый способ отдельно.
Отстаивание
Этот метод используется для разделения суспензий, таких как смесь речного песка с водой. Главным принципом, на котором основывается процесс отстаивания, является разница в плотностях тех веществ, которые будут разделены. Например, одно тяжелое вещество и вода. Какие чистые вещества тяжелее воды? Это песок, например, который в силу своей массы начнет оседать на дно. Таким же образом разделяют различные эмульсии. Например, от воды можно отделить растительное масло или нефть. Эти вещества в процессе разделения образуют небольшую пленку на поверхности воды. В лабораторных условиях этот же процесс проводят с использованием делительной воронки. Этот способ разделения смесей работает и в природе (без участия человека).
Например, осаждение сажи из дыма и отстаивание сливок в молоке.
Фильтрование
Этот метод подходит для получения чистых веществ из гетерогенных смесей, например, из смеси воды с поваренной солью. Итак, каким образом работает фильтрация в процессе разделения частиц смеси? Суть заключается в том, что у веществ различные уровни растворимости и размеры частиц.
Фильтр конструируется таким образом, чтобы через него могли пройти только частицы с той же растворимостью или тем же размером, что он может пропустить. Более крупные и другие неподходящие частицы не смогут пройти через фильтр и будут отсеяны. Роль фильтров могут играть не только специализированные устройства и растворы в пределах лаборатории, но и знакомые всем вещи, такие как вата, уголь, обожженная глина, спрессованное стекло и другие пористые объекты. Фильтры используются в реальной жизни гораздо чаще, чем может показаться.
По такому принципу работает всем нам знакомый пылесос, который отделяет крупные частицы мусора и ловко всасывает мелкие, неспособные повредить механизм.
Когда вы болеете, то надеваете марлевую повязку, которая может отсеять бактерии. Рабочие, чья профессия связана с распространением опасных газов и пыли, носят респираторные маски, защищающие их от отравления.
Воздействие магнита и воды
Таким способом можно разделить смесь порошка железа и серы. Принцип разделения основан на воздействии магнита на железо. Частицы железа притягиваются к магниту, в то время как сера останется на месте. Этот же метод можно использовать для отделения других металлических деталей из общей массы разных материалов.
Если порошок серы, смешанный с порошком железа высыпать в воду, то несмачиваемые частицы серы всплывут на поверхность воды, в то время как тяжелое железо сразу же ляжет на дно.
Выпаривание и кристаллизация
Этот способ работает с гомогенными смесями, такими как раствор соли в воде. Это работает в естественных природных процессах и лабораторных условиях. Например, некоторые озера при нагревание испаряют воду, а на ее месте остается поваренная соль.
С точки зрения химии, этот процесс основывается на том, что разница между температурой кипения двух веществ, не позволяет им испариться единовременно. Уничтоженная вода обратится в пар, а оставшаяся соль останется в своем обычном состоянии.
Если вещество, которое нужно извлечь (сахар, например) плавится при нагревании, то воду не испаряют полностью. Смесь сначала прогревают, а затем получившуюся модифицированную смесь настаивают, чтобы частицы сахара осели на дне. Иногда стоит более сложная задача — отделение вещества с более высокой температурой кипения. Например, отделение воды от соли. В таком случае, испаренное вещество необходимо собрать, охладить и сконденсировать. Этот метод разделения гомогенных смесей называют дистилляцией (или просто перегонкой). Существуют специальные устройства, которые дистиллируют воду. Такая вода (дистиллированная) активно используется в фармакологии или в автомобильных системах охлаждения. Естественно, этим же методом люди перегоняют спирт.
Хроматография
Последний метод отделения – хроматография.
Он основан на том, что некоторые вещества имеют свойство поглощать другие компоненты веществ. Это работает следующим образом. Если вы возьмете кусочек бумаги или ткани, на которой что-то написано чернилами и погрузите ее часть в воду, то заметите следующее: вода начнет впитываться бумагой или тканью и будет ползти вверх, а вот красящее вещество будет немного отставать. Используя данную методику ученый М. С. Цвет смог отделить хлорофилл (вещество, дающее зеленый окрас растениям) от зеленых частей растения.
физические тела, явления, вещества — РОСТОВСКИЙ ЦЕНТР ПОМОЩИ ДЕТЯМ № 7
- Тест по физике: физические тела, явления, вещества
- МОЛНИЯ (явление) — это… Что такое МОЛНИЯ (явление)?
- Физика Химия 5-6 класс
- Чудеса природы: что такое «грязная гроза»?
- Классный час на тему «Дождь как физическое явление»
- описание, интересные факты, виды (фото)
- Явления природы (биологические, физические, химические) | Природоведение. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга
- Что вызывает звук грома?
- Объяснение молнии — Science Learning Hub
- молния | Национальное географическое общество
- Что вызывает молнию?
- Как работает молния | HowStuffWorks
- Учебное пособие по физике: Lightning
- Странный феномен «шаровой молнии» получил новое поразительное объяснение
Тест по физике: физические тела, явления, вещества
Предлагаю вам тест по физике: физические тела, явления, вещества.
Тест был опубликован вчера на Яндекс-Дзен канале «Домобуч». Физика у моих подписчиков не такой популярный предмет, как русский язык, поэтому ответили всего 30 человек. Многие ответили верно, но есть и запутавшиеся. Вы тоже можете пройти этот тест, а под картинкой посмотреть ответы и комментарии.
Тест по физике: физические тела, явления, вещества
Картиночка)
Ответы и пояснения
Вопрос № 1
Ответ: физическое тело — это любой предмет.
Физическая величина описывает физическое тело. Не каждое физическое тело можно взять в руки, например, Луну.
Вопрос № 2
Ответ: физическую величину можно измерить или вычислить, выразить в соответствующих единицах. Физическая величина описывает свойства физических тел и явлений.
Вопрос № 3
Ответ: вертолёт, ножницы, Луна.
- Алюминий и спирт — это вещества.
- Снегопад, метель, гром — физические явления.
Вопрос № 4
Ответ: ртуть, спирт, алюминий.
- Вертолёт и Луна — это физические тела.
- Снегопад, метель, гром — физические явления.
Вопрос № 5
Ответ: снегопад, кипение, метель, гром.
- Алюминий и ртуть — это вещества.
- Луна и вертолёт — физические тела.
Вопрос № 6
Ответ: катится шар, колеблется маятник часов, летит птица.
- Шелест листвы, раскат грома — это звуковые явления.
- Плавится свинец, тает снег — это тепловые явления.
- Сверкает молния, мерцают звёзды — это световые явления.
- Гроза — это электрическое явление.
Вопрос № 7
Ответ: кипит вода, тает снег, плавится свинец.
- Мерцают звёзды, сверкает молния — это световые явления.
- Катится шар, летит птица — это механические явления.
- Раскат грома, шелестит листва — это звуковые явления.
- Гроза — это электрическое явление.
Вопрос № 8
Ответ: раскат грома, шелестит листва, пение птиц.
- Гроза — это электрическое явление.
- Сверкает молния, мерцают звёзды — световые явления.
- Кипит вода, плавится свинец — тепловые явления.
- Катится шар, летит птица — механические явления.
Вопрос № 9
Ответ. Электрические явления: включился электрочайник, гроза.
- Сверкает молния, мерцают звёзды — это световые явления.
- Плавится свинец, кипит вода — тепловые явления.
- Катится шар, летит птица — механические явления.
- Пение птиц, шелестит листва — звуковые явления.
Вопрос № 10
Ответ: сверкает молния, мерцают звёзды..
- Гроза — электрическое явление.
- Летит птица, катится шар — механические явления.
- Кипит вода, плавится свинец — тепловые явления.
- Пение птиц, шелестит листва — звуковые явления.
Второй тест по физике ТУТ.
МОЛНИЯ (явление) — это… Что такое МОЛНИЯ (явление)?
МО́ЛНИЯ, гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, сопровождающийся обычно яркой вспышкой света и громом (см. ГРОМ). Чаще всего наблюдаются линейные молнии — разряды между грозовыми облаками (см. ОБЛАКА) (внутриоблачные) или между облаками и земной поверхностью (наземные).Процесс развития наземной молнии состоит из несколько стадий. На первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с атомами воздуха, ионизуют их. Таким образом, возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии.
Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколько десятков метров со скоростью около 5·10 7 м/с, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков мкс, а свечение сильно ослабевает; затем в последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров. Яркое свечение охватывает при этом все пройденные ступени; затем следуют снова остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со средней скоростью 2·105 м/с. По мере продвижения лидера к земле напряженность поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Эта особенность молний используется для создания молниеотвода ( см. МОЛНИЕОТВОД). В заключительной стадии по ионизованному лидером каналу следует обратный, или главный, разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч А, яркостью, заметно превышающей яркость лидера, и большой скоростью продвижения, вначале доходящей до 108 м/с, а в конце уменьшающейся до 107 м/с.
Температура канала при главном разряде может превышать 25 000 °С. Длина канала наземной молнии 1—10 км, диаметр — несколько см. После прохождения импульса тока ионизация канала и его свечение ослабевают. В финальной стадии ток молнии может длиться сотые и даже десятые доли секунд, достигая сотен и тысяч А. Такие молнии называют затяжными, они наиболее часто вызывают пожары. Главный разряд разряжает нередко только часть облака. Заряды, расположенные на больших высотах, могут дать начало новому (стреловидному) лидеру, движущемуся непрерывно со средней скоростью 106 м/с. Яркость его свечения близка к яркости ступенчатого лидера. Когда стреловидный лидер доходит до поверхности земли, следует второй главный удар, подобный первому. Обычно молния включает несколько повторных разрядов, но их число может доходить и до нескольких десятков. Длительность многократной молнии может превышать 1 секунду. Смещение канала многократной молнии ветром создает «ленточную» молнию — светящуюся полосу.
Внутриоблачные молнии включают в себя обычно только лидерные стадии; их длина от 1 до 150 км. Доля внутриоблачных молний растет по мере смещения к экватору, меняясь от 50% в умеренных широтах до 90% в экваториальной полосе. Прохождение молний сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радиоизлучением — атмосфериками (см. АТМОСФЕРИКИ). Вероятность поражения молнией наземного объекта растет по мере увеличения его высоты и с увеличением электропроводности почвы на поверхности или на некоторой глубине (на этих факторах основано действие молниеотвода). Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может выполнить длинный металлический трос или самолет — особенно, если он сильно электрически заряжен. Таким образом иногда «провоцируются» молнии в слоисто-дождевых и мощных кучевых облаках.
Особый вид молний — шаровая молния (см. ШАРОВАЯ МОЛНИЯ), светящийся сфероид, обладающий большой удельной энергией, образующийся нередко вслед за ударом линейной молнии.
Физика Химия 5-6 класс
%PDF-1.6 % 2 0 obj > endobj 5 0 obj > stream application/pdf
Чудеса природы: что такое «грязная гроза»?
- Мишель Дуглас
- BBC Earth
Автор фото, Marc Szeglat www.volcanoes.de
Подпись к фото,Вулкан Сакурадзима в Японии – один из самых активных в мире
«Грязная гроза» — это редкое зрелище, от которого буквально захватывает дух. В марте оператор Марк Зеглат сумел снять на видеокамеру это необыкновенное явление.
Подробности рассказывает корреспондент BBC Earth.
Оператор, сценарист и, как он себя называет, геонавт Марк Зеглат, который, в числе прочего, специализируется на съемках извержений вулканов, в марте сумел с помощью своей камеры в серии поразительных мгновений запечатлеть вырвавшуюся наружу мощь Земли во всем ее ужасающем и поражающем воображение великолепии.
«Грязные грозы» — это крайне редкие природные явления, которыми порой сопровождаются крупные извержения вулканов.
Этот феномен, что еще более необычно и даже уникально, регулярно наблюдается во время извержений вулкана Сакурадзима в Японии, одного из самых активных вулканов в мире.
Во время своей недавней экспедиции Марку Зеглату выпала удача стать свидетелем драматических извержений вулкана и поразительного природного представления с громом и молниями.
Автор фото, Marc Szeglat www.volcanoes.de
Подпись к фото,Хотя вулканические молнии — явление редкое, его довольно регулярно можно наблюдать на Сакурадзиме, говорит Зеглат
«Термином «грязная гроза» обозначают молнии, возникающие в облаке, которое поднимается из жерла вулкана во время извержения», — объясняет немецкий кинематографист из города Оберхаузен, который уже почти 20 лет совершает экспедиции к действующим вулканам.
«Сакурадзима – единственный из известных мне вулканов, чьи ежедневные извержения часто сопровождаются молниями», — говорит он. Однако почему именно здесь это происходит так часто, пока не ясно.
«Во время обычных гроз сталкиваются кристаллы льда, в результате чего происходят электрические разряды, приводящие к молниям. В вулканическом облаке во время извержения вместо кристаллов льда сталкиваются частицы пепла».
Автор фото, Marc Szeglat www.volcanoes.de
Подпись к фото,Заглату удалось снять вулканическую молнию во время извержения вулкана Синабунг на Суматре
Чтобы снять на видео потрясающие кадры извержения вулкана, Марк Зеглат и его друг и соавтор Мартин Ритце ждали того момента, когда молния пронзит столб пепла, образовавшийся при извержении, зная при этом, что вскоре последуют ударная и звуковая волны, сопровождающие мощные извержения.
«Ударная волна и звук возникли с задержкой в несколько секунд после того, как мы увидели извержение.
Эти несколько секунд заставили изрядно поволноваться. Я не знал, насколько сильной будет ударная волна».
Автор фото, Marc Szeglat www.volcanoes.de
Подпись к фото,Зеглат на вулкане Кракатау в Индонезии. Катастрофическое извержение 1883 года унесло жизни более 30 тысяч человек
«Иногда ударная волна достигает такой силы, что трясутся штатив и закрепленная на нем камера».
«На этот раз я почувствовал дыхание ветра из самых недр земли. Он донесся очень коротким и при этом мощным порывом».
«Потом мой друг Мартин и я громко расхохотались. Мы были очень счастливы».
Автор фото, Marc Szeglat www.volcanoes.de
Подпись к фото,Вулканы – это окна в недра земли, говорит Марк Зеглат
Молния, которую можно было наблюдать во время извержения весной 2010 года вулкана Эйяфьядлайёкюдль в Исландии, стала еще одним примером «грязной грозы». Взрывные извержения вулканов разделяются на несколько типов в зависимости от характера выбросов.
Как правило, извержение происходит за счет высвобождения газов, находящихся под давлением в недрах земной коры. В результате взрывного извержения на поверхность изливаются потоки лавы и происходят выбросы обломков породы, пепла и т.п.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,Извержение вулкана на юге Чили. И здесь молния в вулканическом пепле…
С 11 по 20 мая 2010 года вулканологи сообщали о многочисленных молниях, которые они наблюдали в облаке пепла над вулканом. У основания мощного облака можно было видеть искры. Вспышки молний сопровождались сильными раскатами грома.
Классный час на тему «Дождь как физическое явление»
План классного часаI. Вступительное слово.
II. Как образуется дождь? Обсуждение ситуации.
III. Изложение теоретического материала.
IV. Заключительное слово.
Ход классного часаI.
Вступительное словоII. Как образуется дождь? Обсуждение ситуации.
Образование дождя происходит благодаря процессу круговорота воды в природе. В науке он называется «гидрологическим циклом». В чем его суть? Солнце нагревает поверхность Земли достаточно сильно, чтобы начался процесс испарения воды отовсюду, где она есть, — с луж, рек, озер, морей, океанов и т. д.
III. Изложение теоретического материала.
Благодаря испарению молекулы воды поднимаются высоко в воздух, образуя облака и тучи. Ветер уносит их в небе на много километров в сторону. Молекулы воды объединяются, постепенно образуя все более и более тяжелые структуры. В конце концов формируется капля, которая уже достаточно тяжела. Из-за этого капля летит вниз. Когда этих капель много, возникает дождь. Он может быть легким, немного накрапывающим, а может быть и сильным ливнем.
Очень важная особенность круговорота воды в природе заключается в том, что в результате испарения моря и океаны теряют больше воды, нежели чем получают во время осадков.
На суше же все наоборот — количество полученной воды намного больше во время осадков, нежели ее потери во время испарения. Этот природный механизм позволяет поддерживать строго определенный баланс между соотношением количества воды в морях и на суше, что важно для непрерывного процесса круговорота воды и равного количества осадков по всему земному шару.
Вот таким образом и происходит круговорот воды в природе, который необходим для развития жизни на Земле. А дождь — это один из этапов круговорота воды
Радуга – одно из тех необычных оптических явлений, которыми природа порой радует человека. С давних пор люди пытались объяснить возникновение радуги. Наука в значительной мере приблизилась к пониманию процесса возникновения явления, когда в середине XVII века чешский ученый Марк Марци обнаружил, что световой луч неоднороден по своей структуре. Несколько позже Исаак Ньютон изучил и объяснил явление дисперсии световых волн. Как теперь известно, световой луч преломляется на границе двух прозрачных сред, имеющих различную плотность.
Инструкция
1
Как установил Ньютон, белый световой луч получается в результате взаимодействия лучей разного цвета: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Каждый цвет характеризуется определенной длиной волны и частотой колебаний. На границе прозрачных сред скорость и длина световых волн изменяются, частота колебаний остается прежней. Каждый цвет имеет свой собственный коэффициент преломления. Меньше всего от прежнего направления откланяется луч красного цвета, чуть больше оранжевый, затем желтый и т.д. Наибольший коэффициент преломления имеет фиолетовый луч. Если на пути светового луча установить стеклянную призму, то он не только отклонится, но и распадется на несколько лучей разного цвета.
2
А теперь о радуге. В природе роль стеклянной призмы выполняют дождевые капли, с которыми сталкиваются солнечные лучи при прохождении через атмосферу. Поскольку плотность воды больше плотности воздуха, световой луч на границе двух сред преломляется и разлагается на составляющие.
Далее цветовые лучи движутся уже внутри капли до столкновения с ее противоположной стенкой, которая также является границей двух сред, и, к тому же, обладает зеркальными свойствами. Большая часть светового потока после вторичного преломления будет продолжать движение в воздушной среде за каплями дождя. Некоторая же его часть отразится от задней стенки капли и выйдет в воздушную среду после вторичного преломления на передней ее поверхности.
3
Процесс этот происходит сразу во множестве капель. Чтобы увидеть радугу, наблюдатель должен стоять спиной к Солнцу и лицом к стене дождя. Спектральные лучи выходят из дождевых капель под разными углами. От каждой капли в глаз наблюдателя попадает только один луч. Лучи, выходящие из соседних капель сливаются, образуя цветную дугу. Таким образом, от самых верхних капель в глаз наблюдателя попадают лучи красного цвета, от тех, что ниже – оранжевого и т.д. Сильнее всего откланяются фиолетовые лучи. Фиолетовая полоска будет нижней.
Радугу в форме полукруга можно видеть, когда Солнце находится под углом не более чем 42° относительно горизонта. Чем выше поднимается Солнце, тем меньше размеры радуги.
4
Вообще-то, описанный процесс несколько сложнее. Световой луч внутри капли отражается многократно. При этом может наблюдаться не одна цветовая дуга, а две – радуга первого и второго порядка. Внешняя дуга радуги первого порядка окрашена в красный цвет, внутренняя – в фиолетовый. У радуги второго порядка наоборот. Выглядит она обычно на много бледнее первой, поскольку при многократных отражениях интенсивность светового потока уменьшается.
Молния как физическое явление
Молния – это гигантский электрический искровой разряд между облаками или между облаками и земной поверхностью длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды. Молния сопровождается громом.
Кроме линейной молнии, изредка наблюдается шаровая молния.
Для начала необходимо выяснить особенности «поведения» этого природного явления. Как известно, молния – это электрический разряд, который устремляется с неба на землю. Встречая на своем пути какие- либо препятствия, молния сталкивается с ними. Таким образом, очень часто удар молнии поражает высокие деревья, телеграфные столбы, высотные здания, не защищенные громоотводом. Поэтому, если вы находитесь в пределах города, даже и не пытайтесь спрятаться под кронами деревьев и не прислоняйтесь к стенам высоких зданий. То есть нужно запомнить главное правило: молния ударяет в то, что находится выше всего.
Телевизионные антенны, которые в большом количестве располагаются на крышах жилых домов, отлично «притягивают» молнию. Поэтому, если вы находитесь в доме, не включайте никакие электроприборы, в том числе и телевизор.
Свет желательно также отключить, так как электропроводка не меньше подвержена ударам молнии.
Если же молния застала вас в лесу или поле, то необходимо помнить о первом правиле и не прислоняться к деревьям или столбам. Желательно вообще приникнуть к земле и не подниматься до окончания грозы. Конечно, если вы находитесь в поле, где вы являетесь самым высоким предметом, риск наиболее вероятен. Поэтому нелишним будет отыскать овраг или просто низину, которые и будут вашим убежищем.
Так можно сделать вывод, что если, находясь в собственной квартире, вы услышите угрожающие раскаты грома и почувствуете приближение грозы – не испытывайте судьбу, не выходите на улицу и переждите это природное явление дома
ПРИЧИНЫ появления молнии
Грозовые разряды (молнии) — это наиболее распространенный источник мощных электромагнитных полей естественного происхождения.
Молния представляет собой разновидность газового разряда при очень большой длине искры. Общая длина канала молнии достигает нескольких километров, причем значительная часть этого канала находится внутри грозового облака. молнии Причиной возникновения молний является образование большого объемного электрического заряда.
Обычным источником молний являются грозовые кучево-дождевые облака, несущие в себе скопление положительных и отрицательных электрических зарядов в верхней и нижней частях облака и образующие вокруг этого облака электрические поля возрастающей напряженности. Образование таких объемных зарядов различной полярности в облаке (поляризация облака) связано с конденсацией вследствие охлаждения водяных паров восходящих потоков теплого воздуха на положительных и отрицательных ионах (центрах конденсации) и разделением заряженных капелек влаги в облаке под действием интенсивных восходящих тепловых воздушных потоков. Из-за того, что в облаке образуется несколько изолированных друг от друга скоплений зарядов (в нижней части облака скапливаются преимущественно заряды отрицательной полярности).
Гром — звуковое явление в атмосфере, сопровождающее разряд молнии. Гром представляет собой колебания воздуха под влиянием очень быстрого повышения давления на пути молнии, вследствие нагревания приблизительно до 30 000 °C. Раскаты грома возникают из-за того, что молния имеет значительную длину, и звук от разных её участков доходит до уха наблюдателя не одновременно. Возникновению раскатов способствуют также отражение звука от облаков и рефракция звуковых волн, распространяющихся по различным путям. Кроме этого, сам разряд происходит не мгновенно, а продолжается некоторое время.
Громкость раскатов грома может достигать 120 децибел.
Расстояние до грозы Измеряя время, прошедшее между вспышкой молнии и ударом грома, можно приблизительно определить расстояние, на котором находится гроза. Скорость света на несколько порядков выше скорости звука; ею можно пренебречь и учитывать лишь скорость звука, которая составляет 300—360 метров в секунду при температуре воздуха от −50 °C до + 50 °C .
Умножив время между вспышкой молнии и ударом грома в секундах на эту величину, можно судить о близости грозы. Три секунды времени между вспышкой и звуком соответствуют примерно одному километру расстояния. Сопоставляя несколько подобных измерений, можно судить о том, приближается ли гроза к наблюдателю (интервал между молнией и громом сокращается) или удаляется (интервал увеличивается). Следует учитывать, что молния имеет значительную протяжённость (до нескольких километров), и, отмечая первые услышанные звуки грома, мы определяем расстояние до ближайшей точки молнии. Как правило, гром слышен на расстоянии до 15—20 километров, таким образом, если наблюдатель видит молнию, но не слышит грома, то гроза находится на расстоянии более 20 километров.
IV. Заключительное слово.
Ребята, надеюсь что теперь будете знать о дожде, радуге, молнии и громе не только как о природных явлениях, но и физических. А о других физических явлениях: полярное сияние, эхо, волны на море, вулканы и гейзеры, землетрясения, мы поговорим в последующих классных часах.
описание, интересные факты, виды (фото)
Древние люди далеко не всегда считали грозу и молнию, а также сопровождающий их раскат грома проявлением гнева богов. Например, для эллинов гром и молния являлись символами верховной власти, тогда как этруски считали их знамениями: если вспышка молнии была замечена с восточной стороны, это означало, что всё будет хорошо, а если сверкала на западе или северо-западе – наоборот.
Идею этрусков переняли римляне, которые были убеждены, что удар молнии с правой стороны является достаточным основанием, чтобы отложить все планы на сутки. Интересная трактовка небесных искр была у японцев. Две ваджры (молнии) считались символами Айдзен-мео, бога сострадания: одна искра находилась на голове божества, другую он держал в руках, подавляя нею все негативные желания человечества.
Небесные искры
Молния – это огромных размеров электрический разряд, который всегда сопровождается вспышкой и громовыми раскатами (в атмосфере чётко просматривается сияющий канал разряда, напоминающий дерево).
При этом вспышка молнии почти никогда не бывает одна, за ней обычно следует две, три, нередко доходит и до нескольких десятков искр.
Эти разряды почти всегда образуются в кучево-дождевых облаках, иногда – в слоисто-дождевых тучах больших размеров: верхняя граница нередко достигает семи километров над поверхностью планеты, тогда как нижняя часть может почти касаться земли, пребывая не выше пятисот метров. Молнии могут образовываться как в одной туче, так и между находящимися рядом наэлектризованными облаками, а также между облаком и землей.
Секреты самых необычных природных явлений88984.334Состоит грозовая туча из большого количества пара, сконденсированного в виде льдинок (на высоте, превышающей три километра это практически всегда ледяные кристаллы, поскольку температурные показатели здесь не поднимаются выше нуля). Перед тем как туча становится грозовой, внутри неё начинают активное движение ледяные кристаллы, при этом двигаться им помогают восходящие с нагретой поверхности потоки тёплого воздуха.
Воздушные массы увлекают за собой вверх более мелкие льдинки, которые во время движения постоянно наталкиваются на более крупные кристаллы. В результате кристаллики меньших размеров оказываются заряженными положительно, более крупные – отрицательно.
После того как маленькие ледяные кристаллики собираются наверху, а большие – снизу, верхняя часть облака оказывается положительно заряженной, нижняя – отрицательно. Таким образом, напряжённость электрического поля в туче достигает чрезвычайно высоких показателей: миллион вольт на один метр.
Когда эти противоположно заряженные области сталкиваются друг с другом, в местах соприкосновения ионы и электроны образовывают канал, по которому вниз устремляются все заряженные элементы и образуется электрический разряд – молния. В это время выделяется настолько мощная энергия, что её силы вполне хватило бы на то, чтобы на протяжении 90 дней питать лампочку мощностью в 100 Вт.
Канал раскаляется почти до 30 тыс. градусов Цельсия, что в пять раз превышает температурные показатели Солнца, образуя яркий свет (вспышка обычно длится лишь три четверти секунды).
После образования канала грозовое облако начинает разряжаться: за первым разрядом следуют две, три, четыре и больше искр.
Удар молнии напоминает взрыв и вызывает образование ударной волны, чрезвычайно опасной для любого живого существа, оказавшегося возле канала. Ударная волна сильнейшего электрического разряда в нескольких метрах от себя вполне способна сломать деревья, травмировать или контузить даже без прямого поражения электричеством:
- На расстоянии до 0,5 м до канала молния способна разрушить слабые конструкции и травмировать человека;
- На расстоянии до 5 метров постройки остаются целыми, но может выбить окна и оглушить человека;
- На больших расстояниях ударная волна негативных последствий не несёт и переходит в звуковую волну, известную как громовые раскаты.
Раскаты грома
Через несколько секунд после того как был зафиксирован удар молнии, из-за резкого повышения давления вдоль канала, атмосфера раскаляется до 30 тыс. градусов Цельсия.
В результате этого возникают взрывообразные колебания воздуха и возникает гром. Гром и молния тесно взаимосвязаны друг с другом: длина разряда нередко составляет около восьми километров, поэтому звук с разных его участков доходит в разное время, образуя громовые раскаты.
Интересно, что измеряя время, которое прошло между громом и молнией, можно узнать, насколько далеко находится эпицентр грозы от наблюдателя.
Для этого нужно умножить время между молнией и громом на скорость звука, который составляет от 300 до 360 м/с (например, если промежуток времени составляет две секунды, эпицентр грозы находится немногим более чем в 600 метрах от наблюдателя, а если три – на расстоянии километра). Это поможет определить, удаляется или приближается гроза.
Удивительный огненный шар
Одним из наименее изученных, а потому наиболее таинственных явлений природы считается шаровая молния – передвигающийся по воздуху святящийся плазменный шар. Загадочен он потому, что принцип формирования шаровой молнии неизвестен и поныне: несмотря на то, что существует большое число гипотез, объясняющих причины появления этого удивительного явления природы, на каждую из них нашлись возражения.
Учёным так и не удалось опытным путём добиться образования шаровой молнии.
Шарообразная молния способна существовать длительное время и перемещаться по непрогнозируемой траектории. Например, она вполне способна зависать несколько секунд в воздухе, после чего метнуться в сторону.
В отличие от простого разряда, плазменный шар всегда бывает один: пока не было одновременно зафиксировано двух и больше огненных молний . Размеры шаровой молнии колеблются от 10 до 20 см. Для шаровой молнии характерны белый, оранжевый или голубой тона, хотя нередко встречаются и другие цвета, вплоть до чёрного.
Ученые еще не определили температурные показатели шаровой молнии: несмотря на то, что она по их подсчётам должна колебаться от ста до тысячи градусов Цельсия, люди, находившиеся недалеко от этого феномена, не ощущали исходившей от шаровой молнии теплоты.
Основная трудность при изучении этого феномена состоит в том, что зафиксировать его появление учёным удаётся редко, а показания очевидцев часто ставят под сомнение тот факт, что наблюдаемое ими явление действительно являлось шаровой молнией.
Прежде всего, расходятся показания относительно того, в каких условиях она появилась: в основном её видели во время грозы.
Существуют также показания, что шаровая молния может появляться и в погожий день: спуститься с облаков, возникнуть в воздухе или появиться из-за какого-нибудь предмета (дерева или столба).
Ещё одной характерной особенностью шаровой молнии является её проникновение в закрытые комнаты, была замечена даже в кабинах пилотов (огненный шар может проникать через окна, спускаться по вентиляционным каналам и даже вылетать из розеток или телевизора). Также были неоднократно задокументированы ситуации, когда плазменный шар закреплялся на одном месте и постоянно там появлялся.
Нередко появление шаровой молнии не вызывает неприятностей (она спокойно движется в воздушных потоках и через какое-то время улетает или исчезает). Но, были замечены и печальные последствия, когда она взрывалась, моментально испаряя находящуюся неподалёку жидкость, плавя стекло и металл.
Возможные опасности
Поскольку появление шаровой молнии всегда неожиданно, увидев возле себя этот уникальный феномен, главное, не впадать в панику, резко не двигаться и никуда не бежать: огненная молния очень восприимчива к колебаниям воздуха. Необходимо тихо уйти с траектории движения шара и постараться держаться от неё как можно дальше. Если человек находится в помещении, нужно потихоньку дойти до оконного проёма и открыть форточку: известно немало историй, когда опасный шар покидал квартиру.
В плазменный шар ничего нельзя бросать: он вполне способен взорваться, а это чревато не только ожогами или потерей сознания, но остановкой сердца. Если же случилось так, что электрический шар зацепил человека, нужно перенести его в проветриваемую комнату, теплее укутать, сделать массаж сердца, искусственное дыхание и сразу же вызвать врача.
Тайны Бермудского треугольника88984.3994Что делать в грозу
Когда начинается гроза и вы видите приближение молнии, нужно найти укрытие и спрятаться от непогоды: удар молнии нередко смертелен, а если люди и выживают, то часто остаются инвалидами.
Если же никаких построек поблизости нет, а человек в это время в поле, он должен учитывать, что от грозы лучше спрятаться в пещере. А вот высоких деревьев желательно избегать: молния обычно метит в самое большое растение, а если деревья имеют одинаковую высоту, то попадает в то, что лучше проводит электричество.
Чтобы защитить отдельно стоящее строение или конструкцию от молнии, возле них обычно устанавливают высокую мачту, наверху которой закреплён заострённый металлический стержень, надёжно соединённый с толстым проводом, на другом конце находится закопанный глубоко в землю металлический предмет. Схема работы проста: стержень от грозовой тучи всегда заряжается противоположным облаку зарядом, который, стекая по проводу под землю, нейтрализует заряд тучи. Это устройство называется громоотвод и устанавливается на всех зданиях городов и других людских поселений.
Явления природы (биологические, физические, химические) | Природоведение. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга
Как известно, явления — это изменения, происходящие с телами природы. В природе наблюдаются разнообразные явления. Светит Солнце, образуется туман, дует ветер, бегут лошади, из семени прорастает растение — это лишь некоторые примеры. Повседневная жизнь каждого человека также наполнена явлениями, происходящими при участии рукотворных тел, например, едет автомобиль, нагревается утюг, звучит музыка. Посмотрите вокруг, и вы увидите и сможете привести примеры многих других явлений.
Учёные разделили их на группы. Различают биологические, физические, химические явления.
| Явления природы |
Биологические явления. Все явления, которые происходят с телами живой природы, т.е. организмами, называются биологическими явлениями.
К ним относятся прорастание семян, цветение, образование плодов, листопад, зимняя спячка животных, полёт птиц (рис. 29).
Физические явления. К признакам физических явлений относятся изменение формы, размеров, места расположения тел и их агрегатного состояния (рис. 30). Когда гончар изготовляет из глины какое-либо изделие, изменяется форма. При добыче каменного угля изменяются размеры кусков горной породы. Во время движения велосипедиста изменяется размещение велосипедиста и велосипеда относительно тел, расположенных вдоль дороги. Таяние снега, испарение и замерзание воды сопровождаются переходом вещества из одного агрегатного состояния в другое. Во время грозы гремит гром и появляется молния. Это физические явления.
| Рис. 29. Биологические явления; а — прорастание семян, б — полёг птицы; в — листопад |
Рис. 30. Физические явления |
Согласитесь, что данные примеры физических явлений очень разные. Но какими бы разнообразными не были физические явления, ни в одном из них не происходит образование новых веществ.
Физические явления — явления, во время которых новые вещества не образуются, но изменяются размеры, форма, размещение, агрегатное состояние тел и веществ.
Химические явления. Вам хорошо известны такие явления, как горение свечи, образование ржавчины на железной цепи, скисание молока и др. (рис. 31). Это примеры химических явлений. Материал с сайта //iEssay.ru
| Рис. 31. Химические явления: а — ржавение металла; б — выделение углекислого газа при добавлении в соду уксуса; в — химический анализ воды |
Химические явления — это явления, во время которых из одних веществ образуются другие.
Химические явления имеют широкое применение. С их помощью люди добывают металлы, создают средства личной гигиены, материалы, лекарства, готовят разнообразные блюда.
На этой странице материал по темам:- биологическое сочинение на тему листопад
- явление природы сочинение кратко
- физические явления в природе
- биологические явления
- конспект на тему химические явления в природе
Что вызывает звук грома?
Ответ
Гром вызывается быстрым расширением воздуха, окружающего путь разряда молнии.
Муссонный шторм, вызвавший разветвленную молнию в Центре посетителей Красных холмов в национальном парке Сагуаро в Аризоне. Пит Грегуар, фотограф, NOAA Weather in Focus Photo Contest 2015. Библиотека фотографий NOAA. От облаков до ближайшего дерева или крыши молнии требуется всего несколько тысячных долей секунды, чтобы разлететься в воздухе.
Обычно говорят, что громкий гром, который следует за разрядом молнии, исходит от самого молнии. Однако ворчание и рычание, которое мы слышим во время грозы, на самом деле происходят из-за быстрого расширения воздуха, окружающего молнию.
Когда молния соединяется с землей из облаков, второй удар молнии возвратится от земли к облакам по тому же каналу, что и первый удар. Тепло от электричества этого обратного хода повышает температуру окружающего воздуха примерно до 27 000 C ° (48 632 F °).Быстрое повышение температуры приводит к быстрому увеличению давления воздуха, которое в 10-100 раз превышает нормальное атмосферное давление. Под таким давлением нагретый воздух вырывается наружу из канала, сжимая окружающий воздух. Когда нагретый воздух расширяется, давление падает, воздух охлаждается и сжимается. Результатом является ударная волна с громким грохочущим взрывом шума, разносящимся во всех направлениях.
Массивное облако предвещает грозу над Грумом, крошечным поселением вдоль старого U.
С. Маршрут 66 в Техасском попрошайничестве. Кэрол М. Хайсмит, фотограф, 2014. Отдел эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса.Поскольку электричество проходит по кратчайшему пути, большинство разрядов молний близки к вертикали. Ударные волны, приближающиеся к земле, сначала достигают вашего уха, а затем ударные волны падают сверху. Вертикальные молнии часто слышны в одном долгом грохоте. Однако, если молния раздваивается, звуки меняются. Ударные волны от разных ответвлений молний отражаются друг от друга, от низко нависающих облаков и близлежащих холмов, создавая серию более низких, непрерывных грохотов грома.
Молния. Оклахома, 2009. Коллекция Национальной лаборатории сильных штормов, фото-библиотека NOAA.Интересные факты о громе
- Чтобы определить, насколько близко молния, посчитайте секунды между вспышкой и ударом грома. Каждая секунда соответствует примерно 300 м (984,25 фута).
- Гром слышен не только во время грозы. Нечасто, но не редко, слышать гром, когда идет снег.
- Молния не всегда создает гром.В апреле 1885 года пять молний ударили в памятник Вашингтону во время грозы, но грома не было слышно.
Опубликовано: 17.06.2021. Автор: Справочная секция по науке, Библиотека Конгресса
Объяснение молнии — Science Learning Hub
Молния — это крупномасштабный естественный искровой разряд, который возникает в атмосфере или между атмосферой и поверхностью Земли.При разряде в воздухе создается плазменный канал с высокой электропроводностью, и когда в нем протекает ток, он быстро нагревает воздух примерно до 25000 ° C. Канал молний — это пример действия земной плазмы.
Видеть молнию
Молния видна как вспышка сине-белого света. Создаваемые чрезвычайно высокие температуры нагревают молекулы воздуха до состояния накала (раскаленный добела), так что они излучают яркий белый свет.
В то же время газообразный азот (доминирующий газ в атмосфере) стимулируется к люминесценции, давая яркий сине-белый цвет.Комбинация света люминесценции и накаливания придает молнии характерный цвет.
Партнер молнии
Температура в узком канале молнии достигает примерно 25 000 ° C. Окружающий воздух быстро нагревается, заставляя его резко расширяться со скоростью, превышающей скорость звука, подобно звуковому удару. Примерно в 10 м от канала он становится обычной звуковой волной, называемой громом.
Гром эффективно взрывает воздух, и когда его слышно вблизи канала молнии, он состоит из одного большого удара.Примерно на расстоянии 1 км он слышен как грохот с несколькими громкими хлопками. Далекий гром имеет характерный низкий рокочущий звук. Однако за пределами 16 км гром слышен редко.
Условия, необходимые для возникновения молнии
Именно образование и разделение положительных и отрицательных электрических зарядов в атмосфере создает очень интенсивное электрическое поле, необходимое для поддержания этого естественного искрового разряда, которым является молния.
Образование электрических зарядов в атмосфере происходит в основном за счет ионизации молекул воздуха космическими лучами.Космические лучи — это частицы высокой энергии, такие как протоны, которые исходят извне Солнечной системы. При столкновении с молекулами воздуха они производят ливень более легких частиц, некоторые из которых заряжены.
Внутри грозовой тучи быстрое движение вверх и вниз водяных капель и кристаллов льда может разделять и концентрировать эти заряды. Отрицательные заряды накапливаются в нижней части облака, а положительные — вверх.
Производство молний
По мере того, как область отрицательного заряда у основания грозового облака накапливается, это вызывает образование области положительного заряда на земле ниже.В результате этого в промежутке между облаком и землей создается разность потенциалов или напряжение. Когда напряжение достигает определенной силы, воздух между основанием облака и землей приобретает электрическую проводимость. Сначала формируется канал, известный как ступенчатый лидер.
Хотя это невидимо невооруженным глазом, это позволяет электронам перемещаться из облака на землю.
Он называется ступенчатым поводком, потому что он перемещается на землю на участках от 50 до 100 м с небольшой остановкой между ними.Когда он приближается к земле, положительно заряженная коса выстреливает вверх от земли, чтобы соединиться с ней. Стримеры чаще всего запускаются с высоких предметов на земле.
После подключения электроны из облака могут течь к земле, а положительные заряды могут течь от земли к облаку. Именно этот поток заряда и является видимым ударом молнии.
После первой выгрузки по каналу может сформироваться другой лидер. И снова видим видимый разряд молнии.Это может произойти 3–4 раза подряд. Все это происходит за временной интервал около 200 миллисекунд.
Мониторинг молний
Всемирная сеть определения местоположения молний (WWLLN, произносится как «шерстяная») была основана в Новой Зеландии в 2003 году. Работая в сотрудничестве с учеными со всего мира, сеть определяет места разряда молний через несколько секунд после их возникновения.
Во всем мире происходит около 45 вспышек молнии в секунду. Помимо генерации характерного сине-белого света, также производятся радиоволновые импульсы, известные как сферики.Частые потрескивания, которые слышны при настройке на AM-радиостанцию во время грозы, связаны с разрядами молний.
Эти сферики регистрируются на 60 приемных станциях WWLLN по всему миру и предоставляют набор данных почти в реальном времени. Эта информация предоставляется ученым через высокоскоростное Интернет-соединение, предоставляемое REANNZ (Исследовательская и образовательная сеть Новой Зеландии).
Красные спрайты
Высоко над грозовыми облаками на высоте 50–90 км могут происходить крупномасштабные электрические разряды.Они вызываются грозовой тучей на земле. Они выглядят как мимолетные светящиеся красно-оранжевые вспышки и принимают самые разные формы. В отличие от молний «горячей плазмы», они представляют собой формы холодной плазмы, в чем-то похожие на разряды, возникающие в люминесцентной лампе.
Термин «спрайт» был использован из-за их мимолетного характера, длящегося в основном всего миллисекунды и призрачного вида.
Природа науки
Рассказ о столетней охоте на красных духов — это рассказ о том, как работает наука.Это история, иллюстрирующая, что наука, вместо того чтобы знать все, что нужно знать, едва стоит на пороге еще большего числа открытий, касающихся нашей сложной и увлекательной вселенной. Им доверяли немногим больше, чем наблюдениям НЛО, до 1989 года, когда университетские исследователи случайно сняли красный спрайт на видеокамеру при слабом освещении.
Пожар Святого Эльма
В области между грозовой тучей и землей может быть создано очень сильное электрическое поле. Между отрицательной базой облака и положительной землей установлена огромная разность потенциалов (напряжение).Когда эта разность потенциалов достигает определенного значения, заостренные наземные объекты начинают светиться, часто с шипящим звуком.
Поскольку это связанное с погодой явление иногда возникало на кораблях в море во время грозы, ему было присвоено название «пожар Святого Эльма».
Святой Эльмо - покровитель моряков, и в прошлом моряки считали такое событие предзнаменованием невезения и ненастной погоды.
Огонь Святого Эльма — это ярко-синее или фиолетовое свечение из-за образования светящейся плазмы.В некоторых случаях это похоже на огонь, исходящий от остроконечных объектов, таких как мачты, шпили, громоотводы и даже от крыльев самолета.
молния | Национальное географическое общество
Молния — это электрический заряд или ток. Он может идти от облаков к земле, от облака к облаку или от земли к облаку.
Молния — продукт атмосферы планеты. Капли дождя очень высоко в небе превращаются в лед. Когда множество маленьких кусочков этих замороженных капель дождя сталкиваются друг с другом в грозовой туче, они создают электрический заряд.Через некоторое время все облако наполняется электрическим зарядом. Отрицательные заряды (электроны) концентрируются внизу облака. Положительные и нейтральные заряды (протоны и нейтроны) собираются в верхней части облака.
Отрицательный и положительный заряды притягиваются друг к другу. Грозовые облака полны электрических зарядов, соединяющихся друг с другом. Эти соединения видны как молния.
На земле под отрицательными зарядами облака накапливаются положительные заряды.Положительный заряд на земле концентрируется вокруг всего, что выступает или торчит — например, деревьев, телефонных столбов, травинок и даже людей. Положительные заряды от этих объектов поднимаются выше в небо. Отрицательные заряды в грозовой туче уменьшаются. В конце концов, они соприкасаются. Когда они касаются друг друга, между двумя зарядами возникает молния.
Это соединение также создает гром. Гром — это просто шум, который издает молния. Громкий гул вызван жаром молнии.Когда воздух становится очень, очень горячим, от тепла воздух взрывается. Поскольку свет распространяется намного, намного быстрее звука, вы увидите молнию раньше, чем услышите гром. Чтобы определить, насколько далеко гроза, начните отсчет секунд, как только увидите молнию.
Остановитесь, когда услышите гром. Число, которое вы разделите на пять, приблизительно равно количеству миль от шторма. Например, если вы видите молнию и доходит до 10 до того, как услышите гром, гроза находится примерно в двух милях от вас.
Защита от молний
Все грозы и молнии опасны.Молния очень, очень горячая — горячее, чем поверхность солнца. Она может достигать 28 000 градусов по Цельсию (50 000 градусов по Фаренгейту). Молния любит поражать предметы, которые торчат над землей, в том числе людей. В США от молнии ежегодно умирает в среднем 58 человек. Это больше смертей, чем от торнадо и ураганов.
Если вы услышите гром или увидите молнию, вы можете подвергнуться опасности. Если вы слышите гром, значит буря поблизости. Зайдите в безопасное место. Держитесь подальше от открытых мест, таких как поля, и высоких предметов, таких как деревья или телефонные столбы.Держитесь подальше от любых металлических предметов, таких как сетчатые заборы, велосипеды и металлические укрытия.
Поскольку вода является отличным проводником электричества, вам следует выйти из бассейна, если вы плаваете, и держитесь подальше от луж и других источников воды. Если вы находитесь в месте, где нет укрытия, присядьте низко к земле, но не ложитесь плашмя. Если вы в группе, стойте на расстоянии не менее 5 метров (15 футов) от других людей.
Что вызывает молнию?
Гроза в сельской местности.Кредит: noaanews.noaa.govГром и молния. Когда дело доходит до сил природы, мало что вызывает столько страха, благоговения или восхищения, не говоря уже о легендах, мифах и религиозных представлениях. Как и все в естественном мире, то, что изначально рассматривалось как действие Богов (или других сверхъестественных причин), с тех пор стало признано естественным явлением.
Но, несмотря на все, что люди узнали на протяжении веков, когда дело доходит до молнии, остается некоторая загадка.Эксперименты проводились со времен Бенджамина Франклина; однако мы по-прежнему сильно полагаемся на теории о том, как ведет себя освещение.
Описание:
По определению, молния — это внезапный электростатический разряд во время грозы. Этот разряд позволяет заряженным областям в атмосфере временно уравновесить себя, когда они ударяются об объект на земле. Хотя молния всегда сопровождается звуком грома, далекие молнии можно увидеть, но они находятся слишком далеко, чтобы можно было услышать гром.
Типы:
Молния может принимать одну из трех форм, которые определяются тем, что находится на «конце» канала ответвления (т. Е. Молния). Например, существует внутриоблачное освещение (IC), которое происходит между электрически заряженными областями облака; освещение облака в облако (CC), когда оно происходит между одним функциональным грозовым облаком и другим; и молния облако-земля (CG), которая в основном возникает в грозовом облаке и заканчивается на поверхности Земли (но также может возникать в обратном направлении).
Внутриоблачная молния чаще всего возникает между верхней (или «наковальней») частью и нижней частью данной грозы.
В таких случаях наблюдатель может видеть только вспышку света, не слыша грома. Термин «тепловая молния» здесь часто применяется из-за связи между ощущаемой на месте теплотой и удаленными вспышками молнии.
В случае молнии «облако-облако» заряд обычно исходит из-под наковальни или внутри нее и карабкается через верхние слои облаков во время грозы, обычно генерируя разряд молнии с множеством ответвлений.
Облако-земля (CG) — самый известный тип молнии, хотя он является третьим по распространенности — на него приходится примерно 25% случаев во всем мире. В этом случае молния принимает форму разряда между грозовым облаком и землей, обычно имеет отрицательную полярность и инициируется ступенчатой ветвью, движущейся вниз от облака.
Молния CG наиболее известна, потому что, в отличие от других форм молнии, она заканчивается на физическом объекте (чаще всего на Земле) и, следовательно, поддается измерению с помощью инструментов.Кроме того, он представляет наибольшую угрозу для жизни и имущества, поэтому понимание его поведения рассматривается как необходимость.
Недвижимость:
Освещение возникает, когда в атмосфере возникают восходящие и нисходящие потоки ветра, создавая механизм зарядки, который разделяет электрические заряды в облаках, оставляя отрицательные заряды внизу и положительные вверху. По мере того, как заряд в нижней части облака продолжает расти, разность потенциалов между облаком и землей, которая заряжена положительно, также увеличивается.
Когда пробой на дне облака создает карман положительного заряда, образуется канал электростатического разряда, который начинает двигаться вниз с шагом в десятки метров в длину. В случае молнии IC или CC этот канал затем направляется в другие карманы областей положительных зарядов. В случае ударов КГ ступенчатый лидер притягивается к положительно заряженной земле.
Многие факторы влияют на частоту, распределение, силу и физические свойства «типичной» молнии в определенном регионе мира.К ним относятся высота земли, широта, преобладающие ветровые течения, относительная влажность, близость к теплым и холодным водоемам и т.
Д. В определенной степени соотношение между IC, CC и CG молнией также может варьироваться в зависимости от сезона в средних широтах.
Около 70% молний происходит над сушей в тропиках, где атмосферная конвекция наиболее высока. Это происходит как из-за смеси более теплых и более холодных воздушных масс, так и из-за различий в концентрациях влаги, и обычно это происходит на границах между ними.В тропиках, где уровень замерзания, как правило, выше в атмосфере, только 10% вспышек молний являются компьютерными. На широте Норвегии (около 60 ° северной широты), где точка замерзания ниже, 50% молний приходится на КГ.
Эффекты:
В общем, молния оказывает на окружающую среду три измеримых воздействия. Во-первых, это прямое воздействие самого удара молнии, которое может привести к повреждению конструкции или даже физическому ущербу. Когда молния поражает дерево, оно испаряет сок, что может привести к взрыву ствола или к отрыву больших ветвей и их падению на землю.
Когда молния ударяет в песок, почва, окружающая плазменный канал, может плавиться, образуя трубчатые структуры, называемые фульгуритами. Здания или высокие сооружения, пораженные молнией, могут быть повреждены, поскольку молния ищет непреднамеренные пути к земле. И хотя примерно 90% людей, пораженных молнией, выживают, люди или животные, пораженные молнией, могут получить серьезные травмы из-за повреждения внутренних органов и нервной системы.
Гром также является прямым результатом электростатического разряда. Поскольку плазменный канал перегревает воздух в непосредственной близости от него, газообразные молекулы подвергаются быстрому увеличению давления и, таким образом, расширяются наружу от молнии, создавая слышимую ударную волну (иначе.гром). Поскольку звуковые волны распространяются не от одного источника, а по длине пути молнии, различные расстояния до источника могут вызывать эффект качения или грохота.
Излучение высокой энергии также возникает в результате удара молнии.
К ним относятся рентгеновские лучи и гамма-лучи, которые были подтверждены посредством наблюдений с использованием электрического поля и детекторов рентгеновского излучения, а также космических телескопов.
Исследования:
Первое систематическое и научное исследование молнии было проведено Бенджамином Франклином во второй половине 18 века.До этого ученые выяснили, как электричество можно разделить на положительные и отрицательные заряды и сохранить. Они также отметили связь между искрами, производимыми в лаборатории, и молнией.
Франклин предположил, что облака электрически заряжены, из чего следовало, что сама молния была электрической. Первоначально он предложил проверить эту теорию, поместив железный стержень рядом с заземленным проводом, который будет удерживаться на месте изолированной восковой свечой. Если бы облака были электрически заряжены, как он ожидал, то между железным стержнем и заземленным проводом прыгали искры.
В 1750 году он опубликовал предложение, согласно которому воздушный змей будет запускаться во время шторма для привлечения молнии.
В 1752 году Томас Франсуа Д’Алибар успешно провел эксперимент во Франции, но использовал 12-метровый железный стержень вместо воздушного змея для образования искр. К лету 1752 года Франклин, как полагают, сам проводил эксперимент во время сильного шторма, обрушившегося на Филадельфию.
Для своей модернизированной версии эксперимента Фрэнкинг атаковал ключ к воздушному змею, который был соединен влажной нитью с изолирующей шелковой лентой, обернутой вокруг суставов руки Франклина.Между тем тело Франклина обеспечивало проводящий путь для электрических токов к земле. Франклин не только показал, что грозы содержат электричество, но и сделал вывод о том, что нижняя часть грозы, как правило, также была отрицательно заряжена.
Незначительный прогресс был достигнут в понимании свойств молнии до конца 19 века, когда фотографии и спектроскопические инструменты стали доступны для исследования молний. В этот период многие ученые использовали фотографию с временным разрешением для идентификации отдельных ударов молнии, которые образуют разряд молнии на землю.
Исследования молний в наше время восходят к работе C.T.R. Уилсон (1869 — 1959), который первым применил измерения электрического поля для оценки структуры грозовых зарядов, участвующих в грозовых разрядах. Уилсон также получил Нобелевскую премию за изобретение Туманной камеры, детектора частиц, используемого для определения присутствия ионизированного излучения.
К 1960-м годам интерес вырос благодаря жесткой конкуренции, вызванной космической эрой. Когда космические корабли и спутники отправлялись на орбиту, были опасения, что молния может создать угрозу для аэрокосмических аппаратов и твердотельной электроники, используемой в их компьютерах и инструментах. Кроме того, улучшенные возможности измерений и наблюдений стали возможны благодаря усовершенствованию космических технологий.
В дополнение к наземному обнаружению молний, на борту спутников было сконструировано несколько приборов для наблюдения за распределением молний.
К ним относятся оптический детектор переходных процессов (OTD) на борту спутника OrbView-1, запущенного 3 апреля 1995 г., и последующий датчик изображения молнии (LIS) на борту TRMM, запущенный 28 ноября 1997 г.
Вулканическая молния:
Вулканическая активность может создавать благоприятные для молнии условия несколькими способами. Например, мощный выброс огромного количества материала и газов в атмосферу создает плотный шлейф из сильно заряженных частиц, который создает идеальные условия для молнии.Кроме того, плотность золы и постоянное движение в шлейфе постоянно вызывают электростатическую ионизацию. Это, в свою очередь, приводит к частым и мощным вспышкам, поскольку шлейф пытается нейтрализовать себя.
Этот тип грозы часто называют «грязной грозой» из-за высокого содержания твердого вещества (золы). На протяжении всей истории было зарегистрировано несколько случаев вулканических молний. Например, во время извержения Везувия в 79 году нашей эры Плиний Младший заметил несколько мощных и частых вспышек, происходящих вокруг вулканического шлейфа.
Внеземная молния:
Частота ударов молний по всему миру, по данным НАСА. Предоставлено: Википедия / Citynoise.Молния наблюдалась в атмосферах других планет нашей Солнечной системы, таких как Венера, Юпитер и Сатурн. В случае Венеры первые признаки того, что в верхних слоях атмосферы могут присутствовать молнии, были обнаружены советскими миссиями «Венера» и США «Пионер» в 1970-х и 1980-х годах.Радиоимпульсы, зарегистрированные космическим аппаратом Venus Express (в апреле 2006 г.), были подтверждены как происхождение от молнии на Венере.
Грозы, похожие на земные, наблюдались на Юпитере. Считается, что они являются результатом влажной конвекции в тропосфере Юпитера, где конвективные шлейфы переносят влажный воздух из глубин в верхние части атмосферы, где он затем конденсируется в облака размером около 1000 км.
Серия ударов молнии, снятая камерой Nightpod на борту МКС над Римом в 2012 году.Предоставлено: ESA / NASA / André Kuipers. Изображение ночного полушария Юпитера, полученное Галилеем в 1990 году и космическим кораблем Кассини в декабре 2000 года, показало, что штормы всегда связаны с молниями на Юпитере.
Хотя удары молнии в среднем в несколько раз мощнее, чем на Земле, они, по-видимому, менее часты. Несколько вспышек были обнаружены в полярных регионах, что сделало Юпитер второй известной планетой после Земли, на которой наблюдаются полярные молнии.
Освещение также наблюдалось на Сатурне. Первый случай произошел в 2010 году, когда космический зонд «Кассини» обнаружил вспышки на ночной стороне планеты, что совпало с обнаружением мощных электростатических разрядов. В 2012 году изображения, сделанные зондом Кассини в 2011 году, показали, что массивный шторм, охвативший северное полушарие, также генерировал мощные вспышки молний.
- В результате удара молнии на песчаном участке образовался фульгерит.Кредит: blogs.discovermagazine. com
- Вулкан Колима (Volcán de Colima) на снимке 29 марта 2015 года с молнией. Предоставлено: Сезар Канту.
- Художественная концепция грозы Венеры. Предоставлено: НАСА.
comУченый ищет новые идеи для изучения молнии
Ссылка : Что вызывает молнию? (2015, 10 июля) получено 20 июля 2021 г. с https: // физ.org / news / 2015-07-lightning.html
Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения.
Контент предоставляется только в информационных целях.
Как работает молния | HowStuffWorks
Lightning — одно из красивейших проявлений природы.Это также одно из самых смертоносных природных явлений, известных человеку. С температурой болта выше, чем поверхность солнца, и ударными волнами, излучающими во всех направлениях, молния — это урок физики и смирения.
Помимо своей могущественной красоты, молния раскрывает науке одну из величайших местных загадок: как она работает? Общеизвестно, что молния генерируется в электрически заряженных штормовых системах, но метод облачной зарядки все еще остается труднодостижимым.В этой статье мы рассмотрим молнию изнутри, чтобы вы могли понять это явление.
Молния начинается с менее загадочного процесса: круговорота воды. Чтобы полностью понять, как работает круговорот воды, мы должны сначала понять принципы испарения и конденсации.
Испарение — это процесс, при котором жидкость поглощает тепло и превращается в пар.
Хороший пример — лужа после дождя. Почему высыхает лужа? Вода в луже поглощает тепло солнца и окружающей среды и улетучивается в виде пара.«Побег» — хороший термин для использования при обсуждении испарения. Когда жидкость подвергается воздействию тепла, ее молекулы движутся быстрее. Некоторые молекулы могут двигаться достаточно быстро, чтобы оторваться от поверхности жидкости и унести тепло в виде пара или газа. Освободившись от ограничений жидкости, пар начинает подниматься в атмосферу.
Конденсация — это процесс, при котором пар или газ теряют тепло и превращаются в жидкость. Когда тепло передается, оно переходит от более высокой температуры к более низкой.Холодильник использует эту концепцию для охлаждения еды и напитков. Он обеспечивает низкотемпературную среду, которая поглощает тепло от ваших напитков и пищевых продуктов и уносит это тепло в так называемом цикле охлаждения. В этом отношении атмосфера действует как огромный холодильник для газа и паров. Когда пары или газы поднимаются, температура в окружающем воздухе падает все ниже и ниже.
Вскоре пар, унесший тепло от своей «материнской» жидкости, начинает отдавать тепло в атмосферу.Когда он поднимается на большую высоту и при более низких температурах, в конечном итоге теряется достаточно тепла, чтобы заставить пар конденсироваться и возвращаться в жидкое состояние
Давайте теперь применим эти две концепции к круговороту воды.
Вода или влага на земле поглощают тепло солнца и окружающей среды. Когда было поглощено достаточно тепла, некоторые молекулы жидкости могут иметь достаточно энергии, чтобы выйти из жидкости и начать подниматься в атмосферу в виде пара. По мере того, как пар поднимается все выше и выше, температура окружающего воздуха становится все ниже и ниже.В конце концов, пар отдает достаточно тепла окружающему воздуху, чтобы он снова превратился в жидкость. Гравитационное притяжение Земли затем заставляет жидкость «падать» обратно на землю, тем самым завершая цикл. Следует отметить, что если температура окружающего воздуха достаточно низкая, пар может конденсироваться, а затем замерзать и превращаться в снег или мокрый снег.
И снова гравитация потребует замороженные формы, и они вернутся на землю.
В следующем разделе мы увидим, что вызывает электрические бури.
Учебное пособие по физике: Lightning
Пожалуй, самым известным и мощным проявлением электростатики в природе является гроза. Грозы неизбежны от внимания человечества. Их никогда не приглашали, никогда не планировали и никогда не оставляли незамеченными. Ярость удара молнии разбудит человека посреди ночи. Они отправляют детей вбегать в родительские спальни, требуя уверенности в том, что все будет в безопасности. Ярость удара молнии способна прервать полуденные разговоры и дела.Они — частая причина отмены игр с мячом и прогулок в гольф. Дети и взрослые одинаково толпятся у окон, чтобы наблюдать за отображением молний в небе, трепещущие перед мощью статических разрядов. Действительно, гроза — это самое яркое проявление электростатики в природе.
В этой части Урока 4 мы обсудим два вопроса:
- Какова причина и механизм поражения молнии?
- Как громоотводы служат для защиты зданий от разрушительного воздействия удара молнии?
Научное сообщество давно размышляет о причинах ударов молнии.Даже сегодня это предмет многочисленных научных исследований и теоретизирования. Детали того, как облако становится статически заряженным, не совсем понятны (на момент написания этой статьи). Тем не менее, есть несколько теорий, которые имеют большой смысл и демонстрируют многие концепции, ранее обсуждавшиеся в этом разделе Физического класса.
Предвестником любого удара молнии является поляризация положительных и отрицательных зарядов внутри грозового облака. Известно, что вершины грозовых облаков приобретают избыток положительного заряда, а низы грозовых облаков приобретают избыток отрицательного заряда.Два механизма кажутся важными для процесса поляризации.
Один из механизмов включает разделение заряда посредством процесса, который напоминает зарядку трением. Облака, как известно, содержат бесчисленные миллионы взвешенных капель воды и частиц льда, которые движутся и кружатся в турбулентном режиме. Дополнительная вода из земли испаряется, поднимается вверх и образует скопления капель по мере приближения к облаку. Эта поднимающаяся вверх влага сталкивается с каплями воды в облаках. При столкновении электроны отрываются от поднимающихся капель, вызывая отделение отрицательных электронов от положительно заряженной капли воды или кластера капель.
Второй механизм, который способствует поляризации грозового облака, связан с процессом замораживания. Повышение влажности сопровождается более низкими температурами на больших высотах. Эти более низкие температуры вызывают замерзание скопления капель воды. Замороженные частицы имеют тенденцию к более плотному скоплению вместе и образуют центральные области скопления капель. Замороженная часть скопления поднимающейся влаги становится отрицательно заряженной, а внешние капли приобретают положительный заряд.
Воздушные потоки внутри облаков могут оторвать внешние части скоплений и унести их вверх, к вершине облаков. Замороженная часть капель с их отрицательным зарядом имеет тенденцию тяготеть к нижней части грозовых облаков. Таким образом, облака становятся еще более поляризованными.
Считается, что эти два механизма являются основными причинами поляризации грозовых облаков. В конце концов, грозовое облако становится поляризованным: положительные заряды переносятся в верхние части облаков, а отрицательные части тяготеют к нижней части облаков.Не менее важное влияние на поверхность Земли оказывает поляризация облаков. Электрическое поле облака распространяется через окружающее его пространство и вызывает движение электронов на Земле. Электроны на внешней поверхности Земли отталкиваются нижней поверхностью отрицательно заряженного облака. Это создает противоположный заряд на поверхности Земли. Здания, деревья и даже люди могут испытывать накопление статического заряда, поскольку электроны отталкиваются дном облака.
С облаком, поляризованным на противоположности, и положительным зарядом, индуцированным на поверхности Земли, все готово для второго акта драмы удара молнии.
По мере увеличения накопления статического заряда в грозовом облаке электрическое поле, окружающее облако, становится сильнее. Обычно воздух, окружающий облако, был бы достаточно хорошим изолятором, чтобы предотвратить разряд электронов на Землю. Тем не менее, сильные электрические поля, окружающие облако, способны ионизировать окружающий воздух и делать его более проводящим.Ионизация заключается в отрыве электронов от внешних оболочек молекул газа. Таким образом, молекулы газа, из которых состоит воздух, превращаются в суп из положительных ионов и свободных электронов. Изолирующий воздух превращается в проводящую плазму . Способность электрических полей грозового облака преобразовывать воздух в проводник делает возможной передачу заряда (в виде молнии) от облака к земле (или даже к другим облакам).
Удар молнии начинается с разработки ступенчатого лидера .Избыточные электроны на дне облака начинают путешествие через проводящий воздух к земле со скоростью до 60 миль в секунду. Эти электроны движутся зигзагообразными путями к земле, разветвляясь в разных местах. Переменные, которые влияют на детали фактического пути, малоизвестны. Считается, что присутствие примесей или частиц пыли в различных частях воздуха может создавать области между облаками и землей, которые обладают большей проводимостью, чем другие области. По мере роста ступенчатого лидера он может освещаться пурпурным свечением, характерным для молекул ионизированного воздуха.Тем не менее, лидер — это не настоящий удар молнии; он просто обеспечивает дорогу между облаком и Землей, по которой в конечном итоге будет перемещаться молния.
Когда электроны ступенчатого лидера приближаются к Земле, происходит дополнительное отталкивание электронов вниз от поверхности Земли. Количество положительного заряда на поверхности Земли становится еще больше.
Этот заряд начинает мигрировать вверх через здания, деревья и людей в воздух.Этот восходящий восходящий положительный заряд — известный как стример — приближается к ступенчатому лидеру в воздухе над поверхностью Земли. Лента может встретиться с лидером на высоте, эквивалентной длине футбольного поля. После установления контакта между косой и лидером намечается полный проводящий путь и начинается молния. Точка контакта между наземным зарядом и облачным зарядом быстро поднимается вверх со скоростью до 50 000 миль в секунду. Целый миллиард триллионов электронов могут пройти этот путь менее чем за миллисекунду.За этим начальным ударом следует несколько последовательных вторичных ударов или скачков заряда. Эти вторичные выбросы разнесены во времени так близко, что могут выглядеть как один удар. Огромный и быстрый поток заряда по этому пути между облаком и Землей нагревает окружающий воздух, заставляя его сильно расширяться. Расширение воздуха создает ударную волну, которую мы наблюдаем как гром.
Высокие здания, фермерские дома и другие строения, восприимчивые к ударам молнии, часто оснащены громоотводами .Крепление заземленного громоотвода к зданию — это защитная мера, которая предпринимается для защиты здания в случае удара молнии. Первоначально концепция громоотвода была разработана Беном Франклином. Франклин предположил, что молниеотводы должны состоять из заостренного металлического столба, который поднимается вверх над зданием, которое он предназначен для защиты. Франклин предположил, что громоотвод защищает здание одним из двух способов. Во-первых, стержень служит для предотвращения разряда молнии заряженным облаком.Во-вторых, громоотвод служит для безопасного отвода молнии на землю в том случае, если облако действительно разряжает свою молнию с помощью болта. Теории Франклина о работе громоотводов существуют уже несколько столетий. И только в последние десятилетия научные исследования предоставили доказательства, подтверждающие, как они действуют для защиты зданий от повреждений молнией.
Первую из двух предложенных Франклином теорий часто называют теорией рассеяния молнии .Согласно теории, использование громоотвода на здании защищает здание, предотвращая удар молнии. Идея основана на том принципе, что напряженность электрического поля вокруг заостренного объекта велика. Сильные электрические поля, окружающие заостренный предмет, служат для ионизации окружающего воздуха, тем самым повышая его проводящую способность. Теория диссипации утверждает, что по мере приближения грозового облака между статически заряженным облаком и громоотводом устанавливается проводящий путь.Согласно теории, статические заряды постепенно перемещаются по этому пути к земле, что снижает вероятность внезапного и взрывного разряда. Сторонники теории рассеяния молнии утверждают, что основная роль молниеотвода — разрядить облако в течение более длительного периода времени, предотвращая, таким образом, чрезмерное накопление заряда, характерное для удара молнии.
Вторая из предложенных Франклином теорий о работе громоотвода лежит в основе теории отклонения молнии .
Теория отвода молнии утверждает, что молниеотвод защищает здание, обеспечивая проводящий путь заряда к Земле. Громоотвод обычно прикрепляется толстым медным кабелем к заземляющему стержню, который закапывают в землю внизу. Внезапный разряд из облака будет направлен к поднятому громоотводу, но безопасно направлен на Землю, что предотвратит повреждение здания. Громоотвод, присоединенный к нему кабель и заземляющий полюс обеспечивают путь с низким сопротивлением от области над зданием к земле под ним.Отводя заряд через систему молниезащиты, здание избавляется от повреждений, связанных с прохождением через него большого количества электрического заряда.
Исследователи молний в настоящее время в целом убеждены, что теория рассеяния молнии дает неточную модель того, как работают громоотводы. Действительно, кончик громоотвода способен ионизировать окружающий воздух и делать его более проводящим. Однако этот эффект распространяется только на несколько метров над кончиком громоотвода.Несколько метров повышенной проводимости над кончиком стержня не способны разряжать большое облако, простирающееся на несколько километров.
К сожалению, в настоящее время нет научно проверенных методов предотвращения молний. Более того, недавние полевые исследования показали, что кончик молниеотвода не нужно резко заострять, как предлагал Бен Франклин. Было обнаружено, что громоотводы с тупым концом более восприимчивы к ударам молнии и, таким образом, обеспечивают более вероятный путь разряда заряженного облака.При установке молниеотвода на здание в качестве меры молниезащиты обязательно, чтобы стержень был приподнят над зданием и соединен проводом с низким сопротивлением с землей.
Проверьте свое понимание
Используйте свое понимание, чтобы ответить на следующие вопросы. По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.
1. ИСТИНА или ЛОЖЬ:
Наличие громоотводов на крышах зданий не позволяет облаку со статическим зарядом передать свой заряд в здание.
2. ИСТИНА или ЛОЖЬ:
Если вы поместите громоотвод на крышу своего дома, но не заземлите его, то ваш дом все равно будет в безопасности в маловероятном случае удара молнии.Странный феномен «шаровой молнии» получил новое поразительное объяснение
Что касается загадок природы, шаровая молния — одна из самых загадочных.Кажется, что существует столько же потенциальных объяснений, сколько и наблюдений, но, несмотря на десятилетия интенсивного интереса, ни одно из них не является явным победителем.
Одна из самых странных гипотез утверждает, что эти светящиеся шары — не что иное, как свет, заключенный внутри сферы из разреженного воздуха. В новом документе к предложению добавлены новые детали, а также установлены физические параметры того, на что может быть похож такой световой пузырь.
На протяжении веков люди записывали сообщения о сферах света размером с виноградный плод, медленно движущихся на небольшом расстоянии над землей, часто во время грозы, сохраняющихся около 10 секунд, прежде чем тихо исчезнуть.
Иногда бывает один или два дополнительных эффекта. Говорят, что некоторые проходят через стеклянную панель закрытого окна. Другие могут с треском погаснуть или даже оставить после себя запах серы, когда они исчезнут.
Более десяти лет назад Владимир Торчигин из Российской академии наук пришел к выводу, что атмосферное явление, которое мы называем шаровой молнией, вовсе не молния, а скорее фотоны, рикошетирующие внутри воздушного пузыря, созданного ими самими.
Впрочем, какой бы шаровой молнией ни было, в истории хватает свидетельств очевидцев.
Однако отделить миф от фактов непросто, и в прошлом к ним относились с большой долей скептицизма. Сегодня исследователи проявляют осторожный оптимизм в отношении того, что, вероятно, во множестве наблюдений что-то есть.
В 1970-х исследователь шаровых молний Стэнли Сингер предположил, что любая успешная модель, объясняющая это явление, должна учитывать три основных особенности; продолжительность шаровой молнии, ее плавающее движение и ее внезапное исчезновение.
Всего несколько лет назад предполагаемое событие, связанное с шаровой молнией в Китае, было случайно зафиксировано на спектрографе после удара молнии в землю, что предоставило исследователям разбивку ее электромагнитного спектра.
Исследования подтверждают объяснение инженера Кентерберийского университета Джона Абрахамсона, который предположил, что светящийся воздух может быть результатом испарения материала земли, выталкиваемого ударной волной воздуха.
Другие предположения представляют облака ионов, отталкивающих заряды, которые собираются на изоляторе, таком как лист стекла, обеспечивая основу для длительного срока службы, а также для дрейфующих и «подпрыгивающих» движений.
Идея Торчигина настолько же проста, насколько и весьма умозрительна. Это не имеет ничего общего с заряженными ионами, а все связано с интенсивным потоком фотонов, излучаемым яркой вспышкой внутри нашей атмосферы.
Поскольку любая частица поглощает и испускает электромагнитное излучение, возникает отдача, называемая силой Абрахама-Лоренца. Теоретически свет от удара молнии заставляет частицы воздуха дрожать, поскольку они поглощают и передают электромагнитное излучение.
Эта сила не так уж и впечатляет в большинстве случаев, как даже Торчигин признает, заявляя: «Эти силы чрезвычайно малы для обычных сил света, и их действие справедливо игнорируется».
Но сильная вспышка удара молнии — это не обычная вспышка. Более того, эти оптические силы потенциально могут быть значительно увеличены при правильных условиях.
Эти «правильные условия», по словам Торчигина, включают образование тонкого слоя воздуха, который преломляет свет обратно на себя.
Тонкий слой воздуха, похожий на пленку пузырька, может эффективно фокусировать свет, как линза, усиливая свет достаточно, чтобы выталкивать частицы воздуха в границу и производить долгоживущий пузырь, концентрируя фотоны на несколько секунд за раз. .
Не все «зародыши» шаровой молнии будут успешными, мгновенно исчезают из-за недостатка света или достаточно закрытой оболочки. Но те, кто действительно торчал поблизости, выглядели бы эффектно, прокладывая захватывающий путь практически через любую прозрачную среду.
Эта идея обсуждалась Владимиром и его коллегой по Российской академии наук Александром Торчигиным в десятках статей на протяжении многих лет.
Последнее обсуждение Владимира этой темы сочетает в себе многочисленные предположения с физическими моделями, чтобы определить плотность света и давление воздуха, необходимые для получения подходящего показателя преломления.
Предмет химии. Вещества
Цель урока: изучение нового учебного материала по теме
Задачи:
-сформировать понятие о химии как науке о веществах и их превращениях;
-обозначить понятие «вещество», «свойства веществ», «физическое тело», «физические свойства веществ»;
-способствовать развитию умений сравнивать, делать выводы;
-показать значение химии в жизни человека
Организационный момент
Мотивация и целеполагание:
Начинаем с вопроса «Что нам известно о химии». В процессе беседы выясняем, что же известно учащимся о химии. Другая часть беседы посвящена вопросу «Химия в нашей жизни».
Химия играет в жизни человека огромную роль. Мы не можем обойтись без того, что дает нам химия. Наша задача — выяснить, что является предметом изучения химии.
Изучение нового материала
Вы знакомитесь с новым предметом — химией, которая играет огромную роль в жизни современного человека как в его быту, так и в промышленности. Что же такое химия? Что является предметом изучения химии?
Химия — это наука о веществах, их свойствах и превращениях.
Давайте посмотрим на рис. 3. Они имеют общее название — физические тела. Их объединяет одно свойство — все они сделаны из стекла. Стекло и является веществом. Поэтому можно сделать вывод, что вещество — это то, из чего состоят физические тела.
Вам уже известно, что некоторые вещества состоят из молекул. Такие как молекула углекислого газа, молекула воды, а такие вещества как алмаз или песок, состоят из атомов.
Представьте, атомы настолько малы, что на человеческом волосе их поместиться несколько миллиардов. Однако видов атомов всего 114.
Определенный вид атомов называется — химический элемент.
Из таких вот отдельных изолированных атомов состоят такие вещества как ксенон, аргон, неон, криптон, гелий. Их еще называют благородными или инертными газами, потому что их атомы не соединяются друг с другом и почти не соединяются с атомами другими химических элементов.
Посмотрите, атомы водорода могут существовать поодиночке (рис. 4а), могут соединяться в молекулы по два атома (рис. 4б), а могут соединяться с другими атомами, как в молекуле воды они соединены с кислородом (рис. 4в).
Т.о. если вещество состоит из атомов одного вида, то оно называется простым. А если вещество состоит из атомов разных химических элементов, то оно называется сложным или химическим соединением. Вы уже знакомы — это молекула воды — Н2О.
Все вещества отличаются друг от друга своими свойствами. Запомните, что свойства — это признаки, по которым вещества отличаются друг от друга.
Следует различать физические и химические свойства веществ.
С химическими свойствами мы познакомимся позже. А сейчас необходимо запомнить, как описывать физические свойствам вещества: это
1. Агрегатное состояние (вспомните, их три: газообразное, жидкое и твердое)
2. Указать цвет
3. Запах (есть или нет)
4. Твердость (описывается по шкале Мооса)
5. Плотность (больше или меньше единицы)
6. Т кипения и плавления (эти данные указаны в таблицах в учебнике)
7. Электропроводность и теплопроводность (в основном это свойство характерно для металлов)
8. Растворимость в воде (т.е. растворяется вещество или не растворяется в воде)
9. А также пластичность, ковкость (это свойство тоже характерно в основном для металлов)
Зная различные свойства веществ, человек может использовать их с пользой для себя. Рассмотрим пример использования алюминия:
Благодаря легкости и прочности его используют в самолето- и ракетостроении, легкость и хорошую электропроводность алюминия используют для изготовления электрических проводов, его теплопроводность и неядовитость — при изготовлении алюминиевой посуды, неядовитость и пластичность дает возможность применять алюминий для изготовления фольги, а такое его свойство, как способность гореть ослепительным пламенем позволят его использовать при производстве бенгальских огней.
Обобщение и систематизация знаний:
«Лови ошибку»
Прослушайте предложения и, если заметили ошибку, поднимите правую руку.
А. Вода — это вещество без цвета, запаха и со сладким вкусом.
Б. Сера — твердое, желтое вещество, притягивающееся магнитом.
В. Железо — это вещество темно-серого цвета, притягивающееся магнитом и не проводящее электрический ток.
«Дополни предложение»
Любой предмет, нас окружающий, это …, которое состоит из …, которое имеет …, которые бывают … и … Химия — это наука о …, их … и …
Закрепление:
Тест-самоконтроль
1. Любой предмет, нас окружающий — это:
а) физическое тело; б) вещество.
2. Стеклянная ваза, стеклянный стакан, стеклянная колба — это:
а) тела; б) вещества.
3. Вещество — это:
а) то, и чего состоит физическое тело;
б) любой предмет нас окружающий.
4. В каком из предложений, приведенных ниже, речь идет о стекле как о физическом теле?
а) он разбил оконное стекло; б) ваза сделана из стекла.
5. Свойства вещества — это:
а) признаки, по которым вещества отличаются друг от друга;
б) цвет вещества.
6. Укажите физическое свойство воды:
а) вода легко испаряется; б) вода разлагается на водород и кислород при пропускании через нее электрического тока.
7. Укажите вещество, которому соответствуют следующие свойства: серебристо-серое, электропроводное, притягивается магнитом.
а) железо; б) алюминий.
Решите кроссворд:
1 — любой предмет, нас окружающий;
2 — то, из чего состоят физические тела;
3 — признаки, по которым вещества сходны или отличаются друг от друга;
4 — свойства, которые мы можем описать сами у веществ;
5 — свойства, которые мы не можем сами описать с помощью органов чувств;
6 — наука о веществах и их превращениях.
Ответы: 1 — физическое тело; 2 — вещество; 3 — свойства; 4 — физические; 5 — химические; 6 — химия.
Рефлексия и подведение итогов:
-Как вы считаете, узнали ли вы сегодня что-то новое и полезное для себя?
-Какова роль химии в нашей жизни?
Домашнее задание
I уровень: § 2, упр.
6,8,9
II уровень: тоже + изготовить газету-стенд «Химия в нашей жизни», сравнить серу и медь по всем физическим характеристикам.
Сериал «Во все тяжкие»: сколько в нем реальной науки?
Автор фото, AMC
Подпись к фото,Уолт Уитман, учитель химии и наркобарон
Известный американский телесериал Breaking Bad («Во все тяжкие») вступил в заключительную фазу — с 11 августа выходят в свет последние восемь эпизодов. Его обожатели строят сейчас предположения, чем закончится история школьного учителя из американской глубинки, который сделался сначала изготовителем метамфитамина, а затем главой преступной группировки. Но вот химика доктора Джонатана Хэйра интересует совсем другой вопрос — насколько достоверна научная подоплека этого незаурядного телеповествования.
«Химию нужно уважать», — говорит главный герой фильма Уолтер Уайт.
Он в прошлом блестящий химик, которому по семейным обстоятельствам пришлось оставить научную карьеру и стать учителем химии в заурядной средней школе в городе Альбукерке в штате Нью-Мексико.
Обнаружив, что он болен неоперабельным раком легких, он решает обеспечить семью после своей смерти и принимается за изготовление опаснейшего наркотического средства — метамфетамина — в партнерстве со своим бывшим учеником Джесси Пинкманом.
Хотя отношения между ними поначалу настороженные, и Джесси весьма раздражает учительский тон Уолта, вскоре он убеждается, что его бывший учитель способен производить кристаллы метамфетамина высочайшего качества.
Уолт не может удержаться от учительского соблазна и превращает процесс изготовления или «варки» мефамфетамина в увлекательные уроки химии.
Насколько научно достоверными являются его уроки?
Голубые кристаллы
Изготовляемые Уолтом в походной лаборатории, укрытой в трейлере, кристаллы имеют необычный голубой оттенок и отличаются невероятной чистотой.
Это увлекательная подробность, но обычно цвет кристалла не свидетельствует о его химической чистоте. Примеси в минералах типа кварца могут делать их розовыми или фиолетовыми (аметист), но обычно цвет является результатом взаимодействия электронов вещества с видимым светом и не является показателем беспримесности.
Фосфиновый газ
Автор фото, AMC
В одной из первых сцен телесериала Уолт оказывается в своей передвижной лаборатории, укрытой в пустыне Нью-Мексико, под дулами пистолетов двух гангстеров. Он на ходу приходит к мысли покончить с ними, бросив порошок красного фосфора в колбу с кипятком. Уолту удается выскочить из автофургона и запереть в нем гангстеров, которые гибнут от образовавшегося в результате реакции фосфинового газа.
Красный фосфор может реагировать с водородом, но не с горячей водой. Так что это не очень правдоподобно с научной точки зрения. Правда, белый фосфор может дать такую реакцию, но только в сочетании с гидроксидом натрия, широко распространенном в быту.
Но об этом Уолт ничего не рассказывает Джесси.
Ванна для растворения трупов
Автор фото, AMC
На самом деле от газа гибнет только один из гангстеров. Уолт убивает другого, но теперь ему надо избавиться от трупа. В жуткой сцене Джесси наполняет ванну фтористоводородной кислотой, чтобы растворить в ней тело. Эта кислота, которая еще называется плавиковой, обладает необычными химическими свойствами. Она растворяет стекло и хранить ее приходится в пластиковых емкостях.
Это очень едкая кислота, но ее едкость определяется ее химическими свойствами, а не концентрацией, как говорится в фильме. К сожалению, Джесси не следует настойчивыми указаниям Уолта о приобретении пластиковой бочки, а просто сливает кислоту в обычную чугунную эмалевую ванну. В результате кислота не только растворяет труп, но проедает чугун и бетонное перекрытие, и остатки ванны обрушиваются в подвал.
Самопальная батарея
В другом эпизоде Уолт и Джесс занимаются «варкой» метамфетамина в пустыне, но когда настает время возвращаться, оказывается, что аккумулятор древнего автофургона безнадежно разрядился и мотор не завести.
Уолт изготовляет из подручных средств — кислоты, металлических обломков и проводов — новую самодельную батарею и объясняет попутно химическую сторону вопроса Джесси. Если металлическую пару поместить в кислотный раствор или даже электролит типа морской воды, возникает электродвижущая сила.
Все, кому в детстве делали ртутные пломбы, знают о странном ощущении, которое возникает, если взять в рот кусочек алюминиевой фольги. Это классический пример из урока электрохимии. Слюна выполняет роль электролита, так как является слабой кислотой. Объяснения Уолта вполне правдоподобны, но, к сожалению, изготовленная им батарея не могла дать тока достаточной силы, чтобы провернуть стартер.
Гремучая ртуть
Автор фото, AMC
Еще один эпизод — в нем Уолт решает раз и навсегда покончить с гангстером и убийцей Туко. Он приходит к нему в контору и предлагает ему порцию кристаллов метамфетамина, но при этом требует немедленной оплаты.
На самом деле пластиковый мешок с наркотиком, врученный им Туко, содержит кристаллы гремучей ртути. Уолт бросает его на пол и раздается мощный взрыв. Мы видим, как Уолт покидает пылающий дом с мешком денег в руках. Реально ли всё это? Может ли небольшое количество этого вещества произвести такой взрыв?
Гремучая ртуть или фульминат ртути действительно является весьма неустойчивым и взрывоопасным соединением, и в школьной химической лаборатории его можно изготовить без особого труда.
Но уже кристаллы с размерами более 3-5 мм являются крайне неустойчивыми и могут в любой момент взорваться. Пластиковый мешок, который Уолт вручает Туко, по виду содержит граммов 200 крупных кристаллов гремучей ртути. Такое количество должно взрываться от малейшего сотрясения, и у Уолта не было бы ни малейшего шанса донести его до места. Правда, если бы ему это каким-то чудом удалось, взрыв был бы действительно крайне мощным.
Термитная смесь
Уолт и Джесси выжигают замок в стальной двери, чтобы пробраться на склад с химикатами.
Уолт рассказывает Джесси, что для этого он применил термитный заряд. Термит представляет собой смесь оксида железа с порошком алюминия или другого металла с высокой реактивной способностью. Температура их реакции обычно очень высока и термитная смесь широко используется при сварке железнодорожных рельсов, например, или при вскрытии сейфов. С научной точки зрения с этим эпизодом всё в порядке.
состояний материи | Химическое приборостроение
Состояние вещества
Q1. Что такое материя?
Q2. Почему вещество твердое, жидкое или газообразное?
Q3. Как классифицируется твердое тело?
Q4. Что такое кристаллическое твердое тело?
Q1. Что такое материя’? Существуют ли разные виды «материи»?
А1. Материя — это все, что имеет массу и в некоторой степени форму. Существует три основных вида материи, которые часто называют тремя состояниями материи , и все мы сталкиваемся с ними в нашей повседневной жизни.
Вот они:
1. Газообразный: воздух, которым мы дышим, и нам приятно дунуть на него, является одним из примеров газообразного состояния. Это состояние вещества можно отличить по низкой плотности и вязкости, сильному расширению и сжатию при изменении давления и температуры, способности легко диффундировать; и спонтанная тенденция к равномерному распределению по любому контейнеру. Воздух, которым мы дышим, состоит из газообразных состояний многих элементов, из которых наш организм улавливает только кислород.
2. Жидкость: кола, кофе, чай, медведь и вода — все это примеры жидких состояний. Это состояние является конденсированным состоянием по сравнению с газообразным, поскольку молекулы/атомы притягиваются друг к другу; силы притяжения сравнительно сильнее, чем в газообразном состоянии. Жидкости более вязкие, чем газы, потому что они более густые и более устойчивые к течению. Жидкости занимают определенный объем и плохо сжимаются.
3.
Solid: мы все живем на твердой земле! В твердом состоянии молекулы/атомы/частицы плотно упакованы и удерживаются вместе очень сильными силами.Молекулы не могут свободно двигаться, однако они могут колебаться в своих фиксированных положениях. Таким образом, твердые тела имеют устойчивую и определенную форму. В зависимости от того, как атомы/молекулы расположены в твердом теле, твердое состояние может быть далее классифицировано на два состояния:
(a) Кристаллическое твердое состояние: демонстрируют фиксированный дальний порядок периодического расположения атомов/молекул во всех трех измерениях. . Среди типичных примеров — каменная соль, сахар, металлические ключи и т. д.
(b) Аморфное твердое тело: отсутствие или ближний порядок периодического расположения атомов/молекул во всех трех измерениях.Типичными примерами являются оконное стекло, сладкая вата и т. д.
Помимо трех вышеперечисленных состояний вещества есть еще два Менее встречающихся состояний вещества, а именно:
4.
Плазма: Вещество состоит из атомов/ Молекулы в условиях стандартного давления и температуры (СТП) имеют электроны, вращающиеся вокруг ядра атома. Если температура достаточно высока, электроны в валентной оболочке приобретают достаточную кинетическую энергию, чтобы покинуть атом.В этом состоянии электроны больше не связаны орбитами вокруг ядра. Это состояние, в котором газ становится совокупностью отрицательно заряженных электронов, избежавших притяжения ядра, и положительно заряженных ионов, потерявших один или несколько электронов, известно как состояние плазмы.
5. Жидкие кристаллы: они не являются ни жидкими, ни твердыми. Они текут подобно жидкости, однако имеют некоторые свойства, сходные со свойствами кристаллических тел. Примером их применения является ЖК-телевизор с плоским экраном или монитор ноутбука/компьютера, мобильные телефоны, часы, калькуляторы, дисплеи банкоматов и т. д.
Q2. Как вещество переходит в твердое, жидкое или газообразное состояние?
А2.
Всякий раз, когда соединяются два атома элемента (одинаковые или разные), образующаяся молекула имеет возможность существовать в любом из трех состояний вещества в условиях стандартного давления и температуры. Фактор, который контролирует и определяет состояние, зависит от межмолекулярных сил (IMF), которые удерживают два атома/молекулы вместе, когда данная молекула присутствует в большом количестве.В целом, за некоторыми исключениями, тенденция такова, что более слабое ММП приводит к образованию газообразного состояния, умеренно сильное ММП приводит к образованию жидкого состояния, однако очень сильное ММП приводит к твердому состоянию вещества для полученной молекулы.
Q3. Как классифицируется твердое состояние вещества по типу межмолекулярных сил между атомами/молекулами?
А3. Обратитесь к следующей таблице для классификации твердого состояния на основе типа межмолекулярных сил (МВФ):
| Свойства и примеры | | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Молекулярный | лондонская дисперсия диполь-диполь водородная связь | мягкая, низкая температура плавления, плохая тепло- и электропроводность. Примеры: Ar, CH 4 , сахароза, сухой лед (CO 2 ). | |||||||
| ковалентные | ковалентные связи | очень твердые, с высокой температурой плавления, переменной тепло- и электропроводностью. Примеры: алмаз, кварц | |||||||
| ионный | электростатическое притяжение | твердый и хрупкий, с высокой температурой плавления, плохой тепло- и электропроводностью. Примеры: типичные соли | |||||||
| металлы | атомы | от мягких до очень твердых, с температурой плавления от низкой до очень высокой, с отличной тепло- и электропроводностью, ковкий. Примеры: золото, серебро, медь и т.д. Что такое кристаллическое твердое тело? Как кристаллизуется материя? Как твердое тело образует монокристаллы и поликристаллы? А4. Любое соединение, затвердевающее в виде кристаллического твердого вещества, встречается в природе в виде поликристаллического твердого вещества и редко в виде монокристалла.Атомы, ионы или молекулы сначала образуют поликристаллическое твердое тело, которое затем растет, образуя монокристалл. Для образования поликристаллического твердого тела должно быть достаточное количество атомов, находящихся в непосредственной близости друг от друга, которые при затвердевании образуют конгломерат, ведущий к образованию поликристаллов.
Следующий раздел >> Основы рентгеновской дифракции Chem4Kids.com: Материя: химические и физические измененияВажно понимать разницу между химическими и физическими изменениями. Некоторые изменения очевидны, но есть несколько основных идей, которые вам следует знать. Физические изменения обычно связаны с физическим состоянием материи. Химические изменения происходят на молекулярном уровне, когда взаимодействуют две или более молекул.Химические изменения происходят, когда атомные связи разрываются или создаются во время химических реакций. Когда вы наступаете на банку и раздавливаете ее, вы вызываете физическое изменение.  Однако вы изменили только форму банки. Это не было изменением состояния материи, потому что энергия в банке не изменилась. Кроме того, поскольку это было физическое изменение, молекулы в банке остались теми же молекулами. Химические связи не создавались и не разрывались.Когда вы растапливаете кубик льда (H 2 O), происходит физическое изменение, потому что вы добавляете энергии .Вы добавили достаточно энергии, чтобы вызвать фазовый переход из твердого состояния в жидкое. Физические действия, такие как изменение температуры или давления, могут вызывать физические изменения. Никаких химических изменений не произошло, когда вы растопили лед. Молекулы воды остаются молекулами воды. Химические изменения происходят в гораздо меньших масштабах. В то время как некоторые эксперименты показывают очевидные химические изменения, такие как изменение цвета, большинство химических изменений не видны. Химическое превращение перекиси водорода (H 2 O 2 ) в воду невозможно увидеть, поскольку обе жидкости прозрачны.  Однако за кулисами создаются и разрушаются миллиарды химических связей. В этом примере вы можете увидеть пузырьки газа кислорода (O 2 ). Эти пузырьки свидетельствуют о химических изменениях.Плавление кубика сахара является физическим изменением, потому что вещество по-прежнему остается сахаром. Сжигание кусочка сахара — это химическое изменение. Огонь активирует химическую реакцию между сахаром и кислородом. Кислород в воздухе вступает в реакцию с сахаром, и химические связи разрываются. Железо (Fe) ржавеет под воздействием газообразного кислорода воздуха.Вы можете наблюдать процесс, происходящий в течение длительного периода времени. Молекулы меняют свою структуру по мере того, как железо окисляется , в конечном итоге превращаясь в оксид железа (Fe 2 O 3 ). Ржавые трубы в заброшенных зданиях — реальные примеры процесса окисления. Некоторые химические изменения очень малы и происходят в несколько этапов. Полученные соединения могут иметь одинаковое количество атомов, но они будут иметь другую структуру или комбинацию атомов.Сахара глюкоза, галактоза и фруктоза имеют шесть атомов углерода, двенадцать атомов водорода и шесть атомов кислорода (C 6 H 12 O 6 ). Несмотря на то, что они состоят из одних и тех же атомов, они имеют очень разную форму и называются изомерами . Изомеры имеют атомы, связанные в разном порядке. Каждый из сахаров проходит различные химические реакции из-за различий в их молекулярной структуре. Ученые говорят, что расположение атомов обеспечивает высокую степень специфичности , особенно в молекулах живых существ.Специфичность означает, что молекулы будут работать только в определенных реакциях, а не во всех. Например, ваше тело использует глюкозы в качестве источника энергии. Если вы едите молекулы галактозы, они должны быть преобразованы в глюкозу, прежде чем ваше тело сможет их использовать. Рецепты для химиков (видео NASA/NASA Connect) 6 полезных примеров физических и химических измененийНа уроках естествознания вы, возможно, слышали о химических и физических изменениях.Но знаете ли вы, как определить разницу между ними? Ответ заключается в том, приводит ли изменение вещества к перестройке его молекул. В этой статье мы определим химические и физические изменения. Затем мы рассмотрим конкретные примеры химических и физических изменений, чтобы лучше понять их различия и сходства. Итак, приступим!
Когда мороженое тает (и переходит из твердого состояния в жидкое), оно претерпевает физические изменения.
Определение физических изменений Сначала поговорим о физических изменениях в химии. Физическое изменение происходит, когда вещество или объект меняет свой внешний вид, фазу или используется в смеси. Что является примером физического изменения? Такие вещи, как разрезание листа бумаги пополам, превращение воды в лед или сгибание любимых маминых столовых приборов (не делайте этого!) — все это физические изменения.Это потому, что физические изменения влияют только на физические свойства вещества, а не на состав его молекул. Все еще не знаете, что представляет собой физическое изменение? Не волнуйтесь: через минуту мы рассмотрим другие примеры физических изменений.
При горении дрова претерпевают химические изменения.
Химическое изменение Определение Напротив, химическое изменение происходит, когда молекулы исходного вещества разбираются на части и снова собираются в новые комбинации , которые отличаются от первоначальных комбинаций. Что же является примером химического изменения? Некоторые примеры химических изменений включают горящий лист бумаги, ржавчину гвоздя или выпечку пирога. Как и в случае с физическими изменениями, совершенно очевидно, что эти вещи начинаются и заканчиваются совершенно по-разному: блестящий гвоздь становится оранжевым от ржавчины, а влажное тесто становится вкусным десертом.Причина, по которой это химические изменения, заключается в том, что изменение происходит на молекулярном уровне. Иными словами, объект, с которого вы начинаете, и объект, которым вы заканчиваете, — совершенно разные вещества. Итак, давайте рассмотрим еще несколько примеров физических и химических изменений, чтобы лучше понять различия и сходства между ними.
Когда этот молоток ударит по яйцу, яйцо подвергнется (очень грязному) физическому изменению.(P.S. Не пытайтесь повторить это дома!)
Примеры физических измененийРанее мы говорили о некоторых примерах физических и химических изменений. Но иногда бывает трудно отличить физическое изменение от химического. Это особенно верно, когда физические изменения требуют или расходуют энергию. Важно помнить, что при физическом изменении молекулы остаются прежними . Давайте рассмотрим три различных примера физических изменений, чтобы лучше понять эту идею.
Пример 1: фазовые переходы
Фазовые изменения включают изменения размера, объема и плотности. Может показаться, что часть молекул воды теряется при каждом фазовом переходе: кубик льда становится меньше, а пар словно растворяется в воздухе.Однако на каждой из этих трех стадий молекулы воды остаются неизменными. А если охладить пар, он превратится в воду. Охладите его достаточно, и он снова превратится в лед. В кубике льда будет такое же количество атомов водорода и кислорода, как и в паре, 90 003, и эти атомы будут оставаться в одной и той же молекулярной форме на всех стадиях. Давайте подробнее рассмотрим, что происходит на молекулярном уровне. Пар состоит из h30, как и кубик льда.Единственная разница между паром и льдом состоит в том, что отдельные молекулы пара расходятся в стороны из-за приложения тепла. Между тем во льду молекулы группируются ближе друг к другу из-за отсутствия тепла.
Пример 2: изменения размера и формы
через GIPHY Как мы упоминали ранее, физические изменения зависят от того, остаются ли молекулы неизменными или нет. Когда объект подвергается физическому изменению, он может стать другого размера и формы, если его состав остается прежним. Вот что мы имеем в виду: если вы когда-нибудь уронили на пол кусок стекла, вы знаете, что оно разобьется на миллион осколков. Если бы вы действительно захотели, после того, как вы смели все это стекло в совок, вы, вероятно, могли бы собрать его обратно (хотя это заняло бы много времени и терпения). Это тоже физическая реакция, потому что стекло остается стеклом.Когда оно разбивается, стекло меняет размер и форму, но его молекулы не меняются. Это физическое изменение, которое включает только изменение размера и формы. В то время как энергия помогла разбить стекло на куски, энергия не использовалась для перегруппировки молекул .
Пример 3: Смеси и растворы
Представьте, что вы проводите день на пляже. Светит солнце, песок теплый, а чайки пытаются украсть у людей обед.Поиграв немного с волнами, вы решаете построить замок из песка. Вы наполняете ведро песком и переворачиваете его вверх дном. Песок выходит, но не слипается. Вы забыли добавить воду! Вы пытаетесь снова, на этот раз с водой, и вуаля, вы создали свою первую башню, как мастер-архитектор замка из песка. Но почему песок с первого раза не слипся? Это связано с физическим свойством, называемым поверхностным натяжением. Это отличается от химической реакции тем, что песок и вода, хотя и смешиваются вместе, не меняют своей молекулярной структуры. Вода остается водой, а песок остается песком . И если вы измерите количество воды, которая в конечном итоге испарится после высыхания замка из песка, вы обнаружите, что количество испарившейся воды равно количеству жидкой воды, которую вы изначально добавили в песок. Это называется смесью , потому что оба вещества (песок и вода) сохраняют свои физические свойства. То же самое верно, если вы добавите в воду соль или сахар. Кажется, что соль и сахар растворяются и образуют новые молекулы. Но если бы вы дождались испарения воды, вы бы обнаружили, что молекулы соли или сахара остаются в стакане. Растворы отличаются от смесей тем, что они гомогенны .В одной капле соленой воды будет такое же количество молекул соли (NaCl) на молекулу воды (h3O), что и в другой капле того же раствора. В смеси у вас может быть больше песка, чем воды в двух разных горстях, даже если они взяты из одного ведра. Эти примеры физических изменений должны помочь вам понять разницу между физическими и химическими изменениями. Особенно, если сравнить их с приведенными ниже примерами химических изменений.
Тесто, превращающееся в хлеб, — вкусный пример химического превращения.
Примеры химических измененийКак физические, так и химические изменения приводят к тому, что одно превращается в другое. Будь то разбитие стекла или сжигание листа бумаги, исходный предмет становится чем-то другим. Так как же отличить физическое изменение от химического? Все сводится, как вы уже догадались, к молекулам. Вот три примера химических изменений, которые помогут вам увидеть разницу!
Пример 1: сжигание
Горение — это химическая реакция между веществами, обычно включающая кислород, в результате которой выделяется тепло и свет. Энергия, высвобождаемая в результате реакции (в виде тепла и света), обусловлена разрывом молекулярных связей. В результате исходные вещества превращаются в совершенно другие вещества из-за перегруппировки молекул, что является примером химического изменения! Например, если вы смешаете кислород (O2) с типом углеводорода, называемым метаном (Ch5), молекулярные связи обоих веществ разорвутся, что создаст тепло и свет. Реакции горения тоже могут протекать с разной скоростью .Примером медленной реакции является горящая спичка. Быстрой реакцией был бы взрыв динамита. Количество энергии, выделяемой при любой реакции горения, зависит от того, сколько энергии необходимо для разрыва молекулярных связей. Чем труднее разорвать связи, тем больше энергии высвобождается в целом. Но независимо от того, быстрая реакция или медленная, горение представляет собой химическое изменение.
Пример 2: Разложение
Разложение довольно простое. Реакция разложения — это реакция, в которой соединение распадается на два или более простых вещества. Например, когда электрический ток пропускают через воду (h3O), она может разлагаться на водород и кислород или h3 + O2. В этом примере вода разбита на два элемента. Результатом является химическое изменение, потому что начальная и конечная молекулы различны. Вы заметите, что для этой химической реакции требуется электричество. Реакции разложения обычно требуют применения тепла от внешнего источника , что делает эту реакцию эндотермической. Имейте в виду, что не все реакции разложения должны распадаться на их элементарные формы. Более сложные вещества с более длинными молекулярными цепями могут распадаться на более мелкие соединения вместо элементов. Примером этого является воздействие тепла на 2Fe(OH)3 (также известный как оксид железа). Вместо того, чтобы распадаться на отдельные молекулы, он превращается в два соединения: Fe2O3 + 3h3O.
Пример 3: Комбинация
Реакции соединения, также называемые реакциями синтеза, противоположны реакциям разложения . Эти реакции происходят, когда два вещества (называемые реагентами ) добавляются вместе для создания одного нового вещества . И поскольку это химическая реакция, результатом являются молекулярные изменения! Одним из примеров этого может быть ржавчина гвоздя.Хотя это может показаться реакцией разложения, потому что кажется, что ноготь разлагается и разваливается. Но на самом деле это химическое изменение! Железо (Fe) и кислород (O) объединяются, образуя сложный оксид железа (Fe2O3), представляющий собой ржавчину. И, как видите, в результате получается совершенно новая молекула.
Что дальше? Понимание химических и физических реакций только в части того, что вам нужно знать , чтобы успешно сдать экзамен AP по химии. Вместо этого брать IB Chemistry? Вот полная программа IB Chemistry, подробное учебное пособие и несколько примеров прошлых работ с экзамена IB Chemistry. Нужна помощь в понимании других понятий химии? Узнайте, как сбалансировать химические уравнения шаг за шагом, каковы 11 правил растворимости и когда вам нужно использовать константу растворимости (K sp ).
Что химия когда-либо делала для вас?Для многих химия является чуждым понятием, принадлежащим миру научных кругов и учебников и мало относящимся к нашей повседневной жизни.На самом деле вам будет трудно найти аспект вашей повседневной жизни, на который непосредственно не влияют химические исследования. Химия изучает молекулы: строительные блоки материи. Он занимает центральное место в нашем существовании и ведет наши исследования человеческого тела, Земли, пищи, материалов, энергии и всего, что находится между ними. Далее следует краткий обзор — всего лишь небольшая выборка — основных открытий в области химии, которые помогли сформировать наш образ жизни. Начиная с первых случаев работы с металлом в медном веке в 5000 г. до н.э., до цифровой эры и современных передовых технологий, таких как нанонаука и биотехнология, химики чаще всего были движущей силой прогресса в нашей уровень жизни. Металлы Химическая теория развивалась задолго до того, как «химик» стал возможным выбором карьеры. Феномен огня был одним из первых чудес, которые человечество стремилось понять, и использование огня привело к изучению металлов и манипулированию ими. Это восходит к 5000 г. до н.э., когда впервые была обнаружена медь, которая заменила камень в качестве материала для изготовления инструментов. Бронзовый век начался, когда было обнаружено, что медь может быть соединена с оловом для получения более твердого металла — как вы уже догадались, бронзы. Это был первый сплав когда-либо производились и привели к более сильному оружию и инструментам. Торговля этими инструментами способствовала обмену технологиями и знаниями между ранними цивилизациями. Железный век, наступивший около 1200 г. до н.э., привел к увеличению распространенности железа в качестве основного металла для режущих инструментов и оружия.Железо эволюционировало как материал медленнее, потому что для обработки металла требовались более высокие температуры. Этот сдвиг привел к изменению методов плавки, улучшению технологий печей, а также развитию ковка , в отличие от Кастинг приемы, применявшиеся в бронзовом веке. Открытие бронзы (сплава, полученного при соединении меди с оловом) привело к созданию более прочного оружия и инструментов в бронзовом веке. Источник изображения: Национальный музей Кореи, Сеул / Wikimedia Commons.Материалы и изготовлениеВ железный век также были разработаны многие основные элементы городского строительства, с которыми мы знакомы сегодня, такие как цемент, строительные растворы и битум. В этот период население в крупных городах становилось все более урбанизированным, что привело к строительству первых настоящих дорог. Около 500 лет назад химия стала серьезным занятием.Были идентифицированы элементы, отличные от встречающихся в природе металлов, и изучены их свойства, хотя они все еще не были полностью поняты. Люди еще не очень хорошо понимали лежащую в основе науку, определяющую свойства материалов, и было неясно, сколько существует различных основных или элементарных строительных блоков. Другим важным событием стало
вулканизированная резина , в 1843 году Чарльзом Гудиером. Это привело к
пневматический шин и дало толчок производству полимеров и пластмасс, которые впоследствии произвели революцию в производстве товаров для дома. Синтез первого искусственного красителя, пурпурного цвета, позднее названного лиловым, произошел в 1856 году. Это было случайное открытие, сделанное Уильямом Перкином, 18-летним подростком, который на самом деле пытался получить искусственный хинин.Синие и фиолетовые пигменты исторически были невероятно редки, а розовато-лиловый пользовался большим спросом. Его разработка побудила к дальнейшим исследованиям в области органической химии и производства связанных красителей и пигментов. Примерно в это же время были основаны некоторые из крупнейших в мире компаний, занимающихся органической химией, из-за спроса на производство красителей. Несмотря на все более широкое использование химических соединений, только в 1870 году Дмитрий Менделеев придумал систематический способ размещения всех известных химических элементов в периодической таблице. Совсем недавно Гарольд Крото, Ричард Смолли, Джеймс Хит, Шон О’Брайен и Роберт Керл из Университета Райса сделали новое открытие, касающееся того, что, как нам казалось, мы полностью поняли — они открыли новую форму углерода. Позже Крото, Керл и Смолли были удостоены Нобелевской премии по химии 1996 года за открытие фуллеренов, совершенно нового расположения атомов углерода, образующих шарообразные структуры, похожие на клетки.Они оказались полезными при разработке материалов и могут иметь ряд биомедицинских применений. Эта область исследований также привела к разработке углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки используются для создания сверхпрочных и легких материалов, например, для использования в самолетах. Волокнистый материал из углеродных нанотрубок. Диаметр каждой нанотрубки более чем в тысячу раз меньше диаметра человеческого волоса. Источник изображения: Кристиан Хекер, инженер в Кембридже / Flickr. Другой формой углерода, обладающей уникальными свойствами, является графен. Графен — это лист, состоящий из одного слоя атомов углерода, и хотя один слой атомов может показаться очень хрупким, на самом деле он чрезвычайно прочный, в 200 раз прочнее стали, сверхлегкий, гибкий и отличный проводник. Хотя ученым уже давно было известно, что графит состоит из листов атомов углерода, только в 2004 году профессора Андрей Гейм и Костя Новоселов смогли самостоятельно выделить один слой для получения графена.Графен еще не так вездесущ в нашей повседневной жизни, как некоторые другие великие химические открытия — в данном случае это скорее случай «Что графен сделает для вас в будущем?» Благодаря своим уникальным свойствам он может имеют огромное влияние в нескольких областях, включая электронику, материалы, энергетические технологии и биомедицинские приложения. ЭнергияОдним из ключевых вкладов, которые химия принесла нашему расцветающему обществу, является способность использовать и хранить электрическую энергию — электричество.Электричество долгое время было интеллектуальной диковинкой, и это явление стало более понятным благодаря экспериментам химиков и физиков. Традиционное производство энергии путем сжигания и термодинамики ископаемого топлива привело к промышленной революции. Этот промышленный бум с середины 1700-х до 1800-х годов был эпохой роста, когда инженеры-химики вышли на первый план, чтобы расширить и индустриализировать производственные процессы. Именно в это время были разработаны многие практические применения химии, на которые мы полагаемся сегодня. Аккумуляторы, от которых зависит так много наших устройств, основаны на химической реакции, которая производит электричество. Первая электрическая батарея была создана Алессандро Вольта, который доказал, что электричество течет по проводам, прикрепленным к разным металлам, и тип используемого металла влияет на напряжение. Продовольствие и сельское хозяйствоСложные технологии переходят в современное пищевое производство. От почвоведения до анализа питания, от испытаний на безопасность до упаковки и консервирования пищевых продуктов — задействованные химические процессы обширны, и им часто не уделяется должного внимания. Например, если бы не охлаждение, наши системы распределения продуктов питания были бы ограничены, а хранение было бы недолгим.Первые системы охлаждения были разработаны в 1874 году. В них использовался диметиловый эфир, но вскоре появились системы на основе аммиака, которые до сих пор используются в промышленных холодильниках. Аммиак также является неотъемлемой химической инновацией для производства продуктов питания, главным образом благодаря его использованию в производстве удобрений.  Источник изображения: Андреас Коллморген / Flickr.Человеческое население во всем мире использует химию для поддержания безопасных запасов чистой воды. Переработка будет иметь важное значение для поддержания этого ресурса в будущем. Здесь, в Австралии, засухи заставили нас за последнее десятилетие сократить потребление воды и пересмотреть нашу зависимость от плотин и водохранилищ, а также подумать об альтернативных источниках воды.Уже есть три крупных завода по опреснению воды в Сиднее, Мельбурне и Перте. Без этого развития в области химического машиностроения такие страны, как Саудовская Аравия, Кувейт, Объединенные Арабские Эмираты, Бахрейн и Ливия, скорее всего, не имели бы достаточного количества пригодной для использования воды для поддержания своего нынешнего населения. Эффективное управление ресурсами становится все более важным, поскольку мы сталкиваемся с неопределенностью окружающей среды, а химия играет решающую роль в потенциальных решениях. Здоровье Современное здравоохранение основано на многих жизненно важных открытиях, сделанных в области химии. Медицинская практика также резко изменилась по мере развития химических знаний. Открытие болеутоляющих и анестетиков открыло совершенно новые возможности для практикующих врачей.Стала возможной продвинутая хирургия (вместо простой ампутации). Соединения, такие как
оксид азота (N 2 O), или веселящий газ, стал популярным, а небольшие хирургические и стоматологические процедуры стали немного менее рискованными, хотя инфекция по-прежнему оставалась серьезной проблемой. Здесь на помощь пришла химия (снова!) с первыми антисептиками. Все еще на этом фронте, но несколько позже, Александр Флеминг открыл первый антибиотик, пенициллин, в 1928 году. Это открытие открыло совершенно новую эру в борьбе с бактериальными болезнями. Однако только в 1940-х годах, когда Ховард Флори, ученый из Аделаиды, произвел пенициллин в больших масштабах, он получил широкое распространение.Его работа привела к легкому лечению инфекции, а также спасла миллионы жизней. Но микробы начали давать отпор, а это значит, что наши дни просто решаемых инфекций скоро могут быть позади. В связи с постоянно растущей распространенностью устойчивости к противомикробным препаратам дальнейшая работа в этой области химии важна как никогда. Мария Кюри была первой женщиной, получившей Нобелевскую премию, и первым человеком, получившим две Нобелевские премии, и по сей день является одним из двух человек, получивших две Нобелевские премии в двух разных научных областях (физике и химии).Она является важной иконой для науки и, в частности, для химии, поскольку ее работа по открытию радиоактивные элементы обеспечил основу для инноваций в области рентгеновской визуализации, ядерной энергетики и лучевой терапии. В 1953 году Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон опубликовали структуру и механизмы ДНК, которые в значительной степени основывались на работах Розалинды Франклин и Мориса Уилкинса. Крик, Уотсон и Уилкинс были удостоены Нобелевской премии по медицине 1962 года за это открытие, к тому времени Розалинда Франклин, к сожалению, умерла от рака.С тех пор эта работа помогла объяснить, как болезни передаются из поколения в поколение, и объясняет другие загадки, например, почему мы похожи на своих родителей, как клетки функционируют на микроуровне и как развивается жизнь. Технология Один из аспектов химических инноваций, который в значительной степени считается само собой разумеющимся, но который в настоящее время является неотъемлемой частью повседневной жизни многих людей – это дисплеи в смартфонах, телевизорах и компьютерах.Эти устройства используют молекулы, известные как жидкие кристаллы, для управления светом и изображениями, что и дало им название — ЖК-экраны (жидкокристаллические дисплеи). Жидкие кристаллы возникают, когда вещество находится в промежуточном состоянии между твердым телом и жидкостью. Вместо одной точки плавления, описывающей переход из твердого состояния в жидкое, жидкий кристалл имеет две — начальную температуру, при которой вещество плавится с образованием
мутный жидкость и прозрачная вторичная точка плавления, при которой эта мутная жидкость становится прозрачной. Жидкие кристаллы обладают светомодулирующими свойствами, поэтому их можно использовать в экранах. Впервые они были обнаружены в 1888 году ботаником и химиком Фридрихом Рейнитцером, который наблюдал эффект холестерина, извлеченного из моркови. ЖК-технология, вероятно, будет вытеснена светоизлучающими диодами (LED) в следующем десятилетии.Светодиодные дисплеи более долговечны и потребляют меньше электроэнергии. Их влияние будет зависеть от дальнейших прорывов в области материалов в области проводящих полимеров и наноматериалов, таких как квантовые точки, которые обеспечивают яркие, живые цвета, необходимые для экранов дисплеев. Заключение Последствия химии далеко идущие. Химия в значительной степени ответственна за формирование общества, каким мы его знаем; от разработки более прочных материалов для крупномасштабного строительства до косметических продуктов, которые вы используете каждый день. Из чего состоит тело человека?В моей новой книге Что ты думаешь о себе? Я смотрю на целый ряд факторов, которые делают вас такими, какие вы есть, от эволюционного процесса, сформировавшего нас как людей, до вашего сознания, личности и генетики.Но один фундаментальный аспект — это атомы, из которых состоит ваше тело. На базовом уровне вы состоите всего из четырех типов частиц, которые существовали на протяжении большей части жизни Вселенной. В каком-то смысле это очень редукционистский подход. Вы можете справедливо утверждать, что вы намного больше, чем набор частиц. Строительные блоки всегоЧастицы внутри вас не совсем те, с которыми вы, возможно, сталкивались, если изучали естественные науки только до уровня средней школы (или некоторое время назад). Наиболее знакомым будет электрон. Как и остальные три, это «фундаментальная» частица, то есть они не состоят из чего-то более простого. Потоки электронов создают электрические токи, а количество и распределение электронов вокруг атомов снаружи определяют их химическое поведение. Электроны маленькие. Около миллиона, триллиона, триллиона из них весят килограмм. Мы знаем об электронах с конца 1890-х годов. Но названия других составных частиц, из которых вы состоите, — кварков и глюонов — не вошли в язык до 1960-х годов. Возможно, вам интересно, что случилось с протонами и нейтронами. Это знакомые частицы, составляющие центральное ядро атома, но у каждой есть подкомпоненты. Подробнее о человеческом теле: Однако в некотором смысле стоит отметить, что в этом анализе отсутствует очень важный компонент.Это ничего. Безусловно, самая большая составляющая вас — это пустота. Пустота. Это не нигилистическое погружение в мрак души, а реальная оценка своего сочинения. Давайте рассмотрим простейший тип атома в вашем теле — атом водорода. Если бы мы могли как-то визуализировать то, что происходит в субмикроскопическом масштабе, где-то посередине был бы один протон, состоящий из кварков и глюонов. Снаружи, в нечеткой области вероятности, будет электрон.А между ними будет куча ничего. Атом водорода составляет около 99,9999999999996 процентов пустого пространства. Старое сравнение относительного размера ядра и атома водорода — это муха в лондонском Альберт-Холле. Химические компоненты из васТо, что мы видели до сих пор, является точкой зрения физика. Для многих более знакомый способ взглянуть на эти строительные блоки — это химические элементы. Это увеличивает количество основных компонентов с четырех основных частиц, но, принимая во внимание, что в типичном человеке весом 70 кг (150 фунтов) около 7 миллиардов миллиардов миллиардов атомов, все еще довольно упрощенно понимать, что мы можем объяснить 99,95. процентов от вашего веса всего с одиннадцатью элементами. Подробнее о химии: Вы, наверное, слышали, что большая часть вашего тела состоит из воды. Это может показаться маловероятным: тело ощущается довольно прочным.Но большая часть вас состоит из клеток, наполненных водой. Там достаточно структуры, чтобы маловероятно, что вы сбежали в канализацию, но там много воды. Зная, что вода состоит из водорода и кислорода – H 2 O – может показаться, что водород и кислород занимают первые места в таблицах массы тела, но есть также огромное количество этого самого универсального из атомы, углерод, присутствует.Вся жизнь, какой мы ее знаем, состоит из воды и основана на углеродных структурах. Вся жизнь, какой мы ее знаем, состоит из воды и основана на углеродных структурах © Getty Images Поскольку атомы углерода в 12 раз тяжелее атомов водорода, углерод занимает второе место после кислорода по весу, при этом в вашем теле содержится около 65 процентов кислорода, 18 процентов углерода и 10,2 процента водорода. Добавьте небольшое количество азота (3,1%), щепотку кальция для этих костей (1.6 процентов), 1,2 процента фосфора, около 0,25 процента калия и серы, с меньшим процентным содержанием натрия, хлора и магния, и вы достигли отметки 99,95 процента. Сколько стоит твое тело?Один из способов оценить, на что вы способны, — это посмотреть на стоимость элементов вашего тела на открытом рынке. Это не простой расчет, но по одной из оценок он составляет около 125 фунтов стерлингов (160 долларов США). Такие оценки сильно разнятся. Чтобы понять почему, рассмотрим кислород и водород.В приведенной выше оценке использовалась стоимость за килограмм в размере 0,17 фунта стерлингов (0,20 доллара США) для обоих продуктов. Но вода стоит меньше — в моем последнем счете за воду указана плата в размере 0,13 фунта стерлингов за килограмм, а это недешевый способ получения воды. В целом, по этой оценке, водород и кислород в вашем теле стоят около 9,40 фунтов стерлингов (11,40 долларов США), но это намного меньше, чем 160 г калия в вашем косметике, стоимость которых составляет 86 фунтов стерлингов (104 доллара США). доминирование химической ценности вашего тела. Опять же, если мы попытаемся купить эквивалентное количество калия, мы получим сильно различающиеся цены. Калий в бананах намного дешевле, чем сам по себе © Getty Images Понятно, что мы никогда не достигнем точного значения. Другие оценивают химический состав тела примерно в 0 фунтов стерлингов.от 83 (1 доллар США) до 1650 фунтов стерлингов (2000 долларов США). В высокой цифре, например, доминирует водород, потому что он был оценен в 83 фунта стерлингов (100 долларов США) за килограмм, исходя из цены на водородное топливо для автомобилей. Низкое значение использовало старые данные и почти наверняка связано с ошибкой расчета. Тем не менее, мы чувствуем цену того, что находится внутри вас. История жизни атома Каждый атом в тебе откуда-то взялся. Если бы мы могли проследить историю отдельного атома в обратном направлении, то узнали бы, что он много раз включался в состав других животных и растений. Здесь задействовано так много атомов, что ваше тело включает в себя атомы, которые ранее были в теле выбранной вами исторической знаменитости. Имейте в виду, что вы содержите примерно в 100 000 раз больше атомов, чем количество людей, которые когда-либо существовали. На самом деле ваши атомы присутствуют почти во всех видах живых существ, от деревьев до травы, от насекомых до собак. Подробнее об атомах: Те же самые атомы были у динозавров, в то время как на протяжении всего существования жизни на Земле многие из них также были у бактерий. Итак, если ваши атомы уже существовали, когда возникла Земля, то откуда вы на самом деле? Солнечная система образовалась из космического газа и пыли, у которых могло быть только два источника. Самым ранним из них является Большой взрыв около 13,8 миллиардов лет назад, ответственный за производство водорода. Остальные атомы были произведены в звездах, которые затем взорвались в огромных космических конвульсиях, известных как сверхновые. Со временем облака пыли и газа, извергнутые наружу, начали стягиваться под действием силы тяжести. Наибольшее количество материала скопилось в центре, в результате чего образовалась звезда — в нашем случае Солнце. Накопление пыли и газа привело к образованию планет. Наконец-то у нас появилась возможность для всех тех элементов, которые попадут в ваше тело, что-то делать. Как вы думаете, кто вы? Книга Брайана Клегга «Наука о том, что делает вас » уже вышла (12,99 фунтов стерлингов, Icon Books). Сохранение материи и массыЭта основная идея исследуется через: Противопоставление студенческих и научных взглядовСтуденческий повседневный опытДля многих студентов идея сохранения материи не является естественной. Они замечают, что сахар исчезает при смешивании с водой, большое бревно сгорает до небольшого количества пепла, машины ржавеют и появляются большие ямы, вода выкипает, иней и конденсат появляются якобы из ниоткуда, а деревья растут, по-видимому, только из почвы. Студентам может показаться, что материя исчезает или появляется при таких процессах, как растворение, горение, испарение, кипение, гниение, дыхание, ржавление, конденсация и рост растений. Исследование: Driver (1985), Russell, Harlen & Watt (1989) Студенты также часто считают, что вещество обменивается или превращается в энергию (например, они считают, что древесина превращается в тепло при сгорании, а пища превращается в энергию при сжигании). мы усваиваем его), или они путают энергию пищи (указанную на упаковках в килоджоулях) с весом перечисленных ингредиентов.Студенты также часто считают, что солнечная энергия превращается в растительную материю в процессе фотосинтеза. Процесс испарения может также бросить вызов представлениям студентов, поскольку многие студенты считают, что вещества становятся легче, если они переходят в газообразное состояние. Если жидкость испаряется внутри запечатанного контейнера, то они считают, что общий вес контейнера и жидкости уменьшится на вес жидкости, потому что она, по-видимому, исчезла. Исследование: Stavy (1990) Хотя на этом уровне большинство учащихся будут иметь представление о корпускулярной природе атомов, для многих число атомов не сохраняется во время химических реакций. Научный взглядИдея неделимости атомов помогает объяснить сохранение материи. Если количество атомов остается неизменным независимо от того, как они перестраиваются, то их общий вес остается неизменным. При всех физических и химических изменениях общее число атомов остается одним и тем же, поэтому, когда вещества взаимодействуют друг с другом, объединяются или распадаются, общий вес системы остается одним и тем же. Растущие растения получают свой новый углерод (большую часть их сухого веса) из двуокиси углерода, т. е. из воздуха. Когда мы теряем вес с помощью диеты или физических упражнений, большая часть потери приходится на выдыхание атомов углерода, которые метаболизируются из нашего жира в виде углекислого газа. Когда жидкость испаряется в герметичном контейнере, вес остается прежним; на частицы газа действует гравитация так же, как на теннисные мячи, и, следовательно, они ударяются о нижнюю поверхность контейнера с большей силой, чем о верхнюю. Предсказание Альберта Эйнштейна о том, что масса может быть преобразована в энергию, было экспериментально подтверждено многочисленными ядерными экспериментами. Следствием этого является то, что утверждение «общий вес системы остается прежним» является более правильным лишь очень хорошим приближением для всех неядерных изменений. Критические обучающие идеиВ физических и химических изменениях:
Исследуйте взаимосвязь между идеями о сохранении массы в Карты разработки концепций – (Сохранение материи, Состояние материи, Поток материи в экосистемах) В вашем обучении сохранению материи и, следовательно, веса, учащимся необходимо поощрять изменение своих взглядов с тех, которые основаны на их повседневном опыте, на более научные взгляды, такие как идея о том, что в мире существует только фиксированное количество частиц, и эти строительные блоки постоянно перестраиваются в новые вещи. Это сложная абстрактная идея, и мы можем использовать аналогии, чтобы помочь учащимся понять ее. Например: «Это немного похоже на ведро Lego: вы можете построить много разных вещей, но у вас есть только определенное количество деталей Lego, чтобы сделать это». Одна из трудностей заключается в том, что закрытые системы, включающие такие изменения, как горение и дыхание, почти невозможно настроить и взвесить в классе. Вы можете опровергнуть экспериментально лишь некоторые из распространенных альтернативных концепций в этой области. Исследование: Loughran, Milroy, Berry, Gunstone & Mulhall (2001) Важно обсудить различные ситуации изменения, которые, как представляется, связаны с несохранением материи, и вернуться к этому вопросу в других темах, таких как экосистемы, пища и питание, и источники энергии. Учащихся следует поощрять делать прогнозы относительно этих процессов в благоприятной среде в классе, где им можно помочь разработать новые теории, критически проанализировать свое понимание и понимание других и сравнить их с научными взглядами, представленными учителем. Размышления учащихся о том, как изменились их взгляды, будут ценным компонентом достижения долгосрочных концептуальных изменений у учащихся и понимания научных объяснений. Исследования: Loughran, Milroy, Berry, Gunstone & Mulhall (2001) Преподавательская деятельностьУчащиеся должны как обсуждать, так и наблюдать за явлениями, при которых наблюдается очевидное изменение веса, и поощрять поиск альтернативных объяснений. Способствуйте осмыслению и разъяснению существующих идей и позволяйте учащимся увидеть, как изменились их идеиПопросите учащихся записать и сохранить свои взгляды на ряд ситуаций, подобных следующим:
Открытие обсуждения через обмен опытом и содействие осмыслению и уточнению существующих идейЗанятия POE (Предсказать-Наблюдать-Объяснить) могут быть полезны как для выявления предыдущих взглядов учащихся, так и для переосмысления этих концепций. Попросите учащихся предсказать, что произойдет, если материалы (например, стальная вата или магний) сгорят.Затем учащиеся должны взвесить материалы до и после сжигания, следя за тем, чтобы все продукты сгорания сохранились. Обратите внимание, что эти эксперименты не доказывают, что общий вес сохраняется в замкнутой системе. В этом случае система открыта, и общий вес стальной ваты/магния увеличивается, так как они соединяются с кислородом воздуха. Точно так же изучите, что происходит при испарении. Взвесьте плотно закрытую колбу, содержащую 1–2 мл ацетона, медленно нагрейте ее и снова взвесьте. (Студенты часто предсказывают, что вес колбы уменьшился, потому что газы легче жидкостей или молекулы больше не сидят на дне.) Способствовать осмыслению и уточнению существующих идей «неправильные» комментарии) могут позволить учащимся обдумать и переформулировать свои взгляды (после просмотра приведенных выше изменений и многих других, которые можно придумать).Уточнить и закрепить идеи для/посредством сообщения другимНа основе действий, описанных выше, небольшие группы учащихся могут сделать плакаты и представить их классу, чтобы поделиться своими идеями и объяснениями. Открытие обсуждения путем обмена опытом и содействие осмыслению и уточнению существующих идей Студент может взвесить несколько таблеток антацида и небольшую бутылку безалкогольного напитка, наполненную водой, по отдельности, чтобы определить их общий вес. Способствовать осмыслению и уточнению существующих идейЕще одна задача, проверяющая понимание учащимися теории сохранения материи, заключается в следующем: внутри большой герметичной стеклянной коробки много влажной почвы, резервуар для воды с капельным орошением и семя быстрорастущего дерева.Ящик ставится на солнце на год, и внутри ящика растет дерево. Учащихся спрашивают, увеличится, уменьшится или останется неизменным общий вес коробки и содержимого в течение года роста дерева.
Еще один вариант: без открытия ящика дерево поджигается. Изменится ли вес ящика после сжигания? Что произойдет с числом атомов до и после обоих этих изменений? Прояснить и закрепить идеи для/посредством общения с другимиПопросите учащихся рассмотреть следующую ситуацию: ваша рука состоит из атомов углерода (содержащихся в белковых молекулах). Рассмотрим один из этих атомов углерода, назовем его «Гилберт».Предположим, что миллион лет назад Гилберт находился в травинке. Напишите возможную историю Гилберта за последний миллион лет. В своем ответе укажите как можно больше процессов. Когда вы представляете это задание, предупредите учащихся, что они, скорее всего, вернутся к своим прежним взглядам. (Очень немногим студентам удается написать эту историю, не опираясь на свои прежние взгляды и не написав вещи, которые противоречат тому, чему их только что учили. Предложите учащимся задуматься о том, как изменились идеи учащихся.Попросите учащихся еще раз просмотреть свои взгляды на сценарии, связанные с распадом и возгоранием, и подумать, изменились ли они в своих взглядах. Если да, спросите их, как бы они изменили свои ответы на ситуации и почему они изменили бы их. (Никогда не оценивайте их первоначальные ответы, но можно оценить рефлексивные ответы во второй раз). Студенты также могли сформулировать свои собственные гипотезы об изменении веса при горении, дыхании и фотосинтезе и провести исследования, чтобы подтвердить или опровергнуть их. Дополнительные ресурсыИнтерактивные учебные объекты, связанные с наукой, можно найти на Страница ресурсов для учителей FUSE. Чтобы получить доступ к интерактивному учебному объекту, указанному ниже, учителя должны войти в систему FUSE и выполнить поиск по идентификатору учебного ресурса:
Что такое вещество? — Определение, типы и примеры — Видео и стенограмма урокаТипы веществ Продолжая нашу блок-схему, мы видим, что чистые вещества можно разделить на две подкатегории: элементы и соединения. Элементы представляют собой простейшую форму материи, что означает, что их нельзя разбить на более мелкие компоненты физически или химически. Все элементы перечислены в таблице Менделеева, а человеку известно не менее 118 из них! Примеры элементов включают углерод (C), водород (H), кислород (O) и натрий (Na), и это лишь некоторые из них. Соединения , с другой стороны, состоят из двух или более различных элементов, удерживаемых вместе химическими связями и функционирующих как единое целое.Хотя соединения также являются чистыми веществами, они отличаются от элементов тем, что соединения можно разбить на более простые компоненты (элементы, из которых состоит соединение). Некоторыми примерами соединений являются двуокись углерода (CO2), ржавчина (Fe2O3) и поваренная соль (NaCl). Примеры веществДавайте обсудим несколько примеров чистых веществ. Образец кремния состоит только из одного типа атомов: атомов кремния. Следовательно, кремний является чистым веществом. имеет химическую формулу C12h32O11. Это говорит нам о том, что он состоит из 12 атомов углерода, 22 атомов водорода и 11 атомов кислорода, связанных вместе и функционирующих как единое целое, что означает, что сахар является соединением (и может быть далее разбит на отдельные элементы углерод, водород и кислород). ).Таким образом, сахар является чистым веществом. Простой способ выяснить, является ли что-то соединением, — это рассмотреть, имеет ли оно химическую формулу. Все, что может быть представлено химической формулой, является химическим соединением и, следовательно, чистым веществом! Вода является чистым веществом, в зависимости от ее разновидности. Резюме урока Вещество является просто чистой формой вещества . Другими словами, вещество — это материя, содержащая только один тип атома или молекулы.Чистые вещества можно разделить на две подкатегории: элементы и соединения. Элементы представляют собой простейшую форму материи, что означает, что их нельзя разбить на более мелкие компоненты физически или химически. Соединения , с другой стороны, состоят из двух или более различных элементов, удерживаемых вместе химическими связями и функционирующих как единое целое. |
Кристаллическое твердое тело — это любое твердое тело, в котором атомы, ионы или молекулы упорядочены в четко определенные трехмерные структуры. Кристаллические твердые тела обычно имеют плоские блестящие поверхности или грани, образующие определенные углы друг с другом. Упорядоченное расположение атомов, ионов или молекул, образующих эти грани, также приводит к тому, что твердые тела имеют очень правильную форму. Кварц и алмаз являются двумя распространенными кристаллическими твердыми телами.
Однако, если это затвердевание и конгломерация происходят в химической системе, которая содержит избыток одного атома/молекулы, образующиеся поликристаллы действуют как «затравки», над которыми большее количество атомов/молекул связывается вместе, увеличивая размер и образуя более крупный монокристалл. .
Что еще более важно, физическое изменение не меняет молекулярной структуры вещества . И вы можете отменить физическое изменение, чтобы восстановить весь исходный материал, даже если он не выглядит точно таким же. Другими словами, при физических изменениях молекулы до и после изменения остаются прежними! 
Кроме того, исходный материал не может быть восстановлен. И в отличие от физических изменений, эти изменения обычно требуют гораздо больше энергии, такой как тепло и свет, потому что молекулярные связи должны быть разорваны, чтобы перестроить их.
Например, когда вы превращаете воду в лед или пар, это называется фазовым переходом. Это связано с тем, что вода имеет 3 фазы : твердая (лед), жидкая (вода) и газообразная (пар или пар). 
Хотя эти фазовые превращения требуют выделения энергии (экзотермические реакции) или применения (эндотермические реакции), число атомов и форма молекул в веществе остаются теми же . Вот что делает это физическим изменением!
Поверхностное натяжение показывает, насколько прочна связь между молекулами вещества. Вода имеет сильное поверхностное натяжение, поэтому добавление ее к песку создает достаточно прочную связь, чтобы песок сцеплялся, а не распадался.
Это называется решением .
При физическом изменении молекулы остаются точно такими же на протяжении всего преобразования. Однако при химическом изменении трансформируются сами молекулы! 
Затем связи восстанавливаются, образуя две 90 265 различных 90 266 молекул: двуокись углерода (CO2) и воду (h3O).
youtube.com/embed/w2ydd9rJHws» xml=»lang»/> 
Мы собрали самые важные темы AP Chem в этом всеобъемлющем руководстве.
Химическая промышленность, поддерживаемая химическими исследованиями, лежит в основе нашего экономического прогресса и обеспечивает благосостояние и процветание общества.В Австралии в химической промышленности занято 60 000 человек, и она ежегодно приносит около 11,6 млрд долларов США в наш ВВП.
Он был получен с помощью процесса, называемого
плавка , и считалось, что она также произвела первое стекло в качестве побочного продукта.
Открытие Альфредом Нобелем динамита в 1867 году и более совершенных взрывчатых веществ позже привело к быстрому расширению добычи полезных ископаемых как средства добычи руд и минералов.
Таблица основана на общих химических свойствах и тенденциях их поведения. Это краткий, насыщенный информацией каталог всех известных различных типов атомов, который до сих пор является важным инструментом для изучения химии.
В его честь назван термин «вольт» как мера электрического потенциала. Хотя нынешние батареи намного сложнее, чем во времена Вольты, возобновился интерес к дальнейшему продвижению этой жизненно важной химической технологии, чтобы можно было хранить устойчивую энергию, производимую солнечными батареями или энергией ветра.
Действительно, по оценкам, около 1 процента мировой энергии используется для производства аммиака. Повышение производительности наших систем выращивания продуктов питания стало необходимым из-за совокупного давления роста населения, изменения климата и нехватки воды.Если бы не процесс Габера-Боша, наше текущее сельскохозяйственное производство было бы неустойчивым. Впервые он был разработан в 1909 году и позволяет эффективно и крупномасштабно производить аммиак (NH 3 ) путем взаимодействия атмосферного азота (N 2 ) с водородом (H 2 ) при высокой температуре и давлении. Это привело к легкодоступному маршруту производства удобрений и привело к увеличению производительности сельского хозяйства в четыре раза. Открытие пестицидов и гербицидов еще больше повысило урожайность, при этом ключевыми соединениями являются ДДТ и глифосат.Сегодня около 40–60% мировых сельскохозяйственных урожаев зависят от искусственных удобрений.
К ним относятся разработка новых фармацевтических препаратов, диагностических инструментов и более совершенного диагностического оборудования, такого как рентгеновские аппараты, МРТ, тесты на рак и наборы для беременных. Аналитическая химия и судебная медицина имеют решающее значение для выявления ядов или токсинов в продуктах питания, растениях и животных, а также для отслеживания и идентификации неизвестных химических веществ и материалов.
В 1867 году Джозеф Листер представил карболовую кислоту в качестве антисептика для очистки хирургических ран. Смертность в его хирургии снизилась с 45,7% до 15%.
Это был поворотный момент для академических исследований, который определил направление исследований в области медицины и здоровья с упором на персонализированную медицину.
Между этими двумя точками находится жидкокристаллическое состояние.
Общество извлекло огромную пользу из достижений в этой области, а несколько ключевых открытий, описанных здесь, — это лишь небольшая часть химических инноваций, которые привели к развитию общества. Хотя открытия в области химии оказали огромное влияние и по-прежнему обладают огромным потенциалом, мы также должны использовать их ответственно, чтобы обеспечить устойчивость в будущем.
Однако было бы глупо отрицать их существование и то, что они являются объектами, из которых вы состоите.
Каждый протон состоит из двух верхних и одного нижнего кварков, удерживаемых вместе потоком глюонов, а каждый нейтрон содержит один верхний кварк и два нижних кварка, опять же связанные глюонами.
Другой способ взглянуть на это так: если бы атом был размером с Землю, ядро имело бы около 200 метров в поперечнике, а остальное — пустое пространство.
Наиболее распространенная цифра состоит в том, что около 60 процентов вашего тела состоит из воды — даже ваши кости примерно на 30 процентов состоят из воды.
Например, за металлический калий лабораторного качества мне пришлось бы заплатить около 414 фунтов стерлингов (500 долларов США). С другой стороны, банан содержит около 0,4 г калия, поэтому 400 бананов дают нам необходимые 160 г. Я могу купить их в супермаркете по цене 56 фунтов стерлингов (68 долларов США) и даже дешевле.
Атомы в вашем теле постоянно заменяются с разной скоростью — одни остаются лишь на часы, другие на несколько лет, но за десятилетний период большинство заменится.И есть только два очевидных способа приобщиться к своему телу — воздух, которым вы дышите, и еда и питье, которые вы потребляете. Атомы, которые включаются в ваше тело, ранее находились в воздухе, растениях, животных и минералах.
За исключением нескольких атомов, образовавшихся в результате радиоактивного распада, каждый атом в вашем теле уже существовал, когда Земля сформировалась около 4 лет назад.5 миллиардов лет назад.
Очень активная молодая Земля хорошо все смешала. Кости были загружены для вашей возможной атомарной сборки.
Невидимые газы участвуют во многих из этих процессов, что привело ко многим из этих альтернативных студенческих концепций.
Например, количество атомов в коре деревьев, по-видимому, увеличивается, их количество уменьшается во время таких процессов, как горение или распад, и увеличивается во время фотосинтеза.
Легче попытаться устранить альтернативные концепции, которые можно сначала проверить экспериментально, и затем дать учащимся понять научную модель как модель, которая может наилучшим образом объяснить широкий спектр явлений.
Общая масса подземелья, трупа и прочего содержимого увеличивается, уменьшается или остается неизменной? Куда девается плоть?
Что эти эксперименты действительно убедительно показывают, так это то, что вес не всегда теряется во время горения, и, следовательно, представление о превращении материи в тепло несостоятельно.
Затем таблетки добавляют в воду, бутылку быстро закрывают и повторно взвешивают после полного растворения таблеток. Вес «до» и «после» должен быть одинаковым, несмотря на то, что таблетки полностью исчезли и образовался газ. Предложите учащимся обсудить результаты и сделать некоторые выводы о том, насколько эти результаты согласуются с их взглядами на сохранение материи или оспаривают их.
Распространенной ошибкой является возвращение к убеждению, что растения черпают большую часть материала, необходимого для роста, из почвы. почва, при этом Гилберт неоднократно возвращался в почву в результате разложения мертвого органического материала, а затем извлекался из почвы другим растением).Для учащихся, которые возвращаются с рассказами, демонстрирующими очень мало знаний о том, что они только что узнали, посмотрите, смогут ли они объяснить, почему они написали рассказы таким образом.
Поскольку эти атомы кремния находятся в своей простейшей форме и не могут быть разрушены дальше, вещество, кремний, также является элементом.Помните, простой способ выяснить, является ли что-то элементом, — это поискать его в периодической таблице. Все, что представлено в периодической таблице, является элементом и, следовательно, является чистым веществом! Кремний находится под номером 14 в периодической таблице и имеет символ Si.
Например, дистиллированная вода и морская вода имеют разные свойства. Морская вода содержит молекулы H3O, а также молекулы соли и, возможно, многие другие ионы и атомы. Таким образом, морская вода считается смесью.Однако дистиллированная вода содержит только молекулы Н3О и поэтому является чистым веществом. Поскольку молекулы h3O в дистиллированной воде состоят из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода, связанных вместе и функционирующих как единое целое, вода в чистом виде классифицируется как соединение и может быть химически разложена на отдельные элементы водород и кислород.