Between two planes there occur intermolecular interactions depending on the distance between the moleculesmoleculesmolecules of the surfaces in contact. The presence of an intermediate liquidliquidliquid layer can affect the adhesionadhesionadhesion forces of the two contacting surfaces.
The procedure of the experiment:
1. The teacher presses two optical disks putting sides with a label towards each other and then checks if there is a clear interaction between the surfaces of the optical disks.
2. The teacher applies some water (with a brush) onto the surface with the label of one of the optical discs (illustration 1 and illustration 2) and presses the second optical disc (the surface with the label) to the first one. After squeezing the excess water from the gap between the disks, the teacher raises the upper disk, which lifts the lower disk with adsorption forces (illustration 3) (in this case these forces are adhesionadhesionadhesion ones).
[Illustration 1]
[Illustration 2]
[Illustration 3]
Conclusion:
In the case of dry surfaces, the strength of their interaction is very small. Both surfaces are not perfectly flat and have unevenness, which results in the fact that the effective contact area between both surfaces is a fraction of a percent of the entire surface. After wetting the surface, squeezing the air and soaking the mirror, the effective contact surface of both surfaces increases. The intermediate medium between the two surfaces is water, whose moleculesmoleculesmolecules strongly interact with each other. The strength of these interactions is much greater than that in the gasgasgas that previously filled the gaps between the surfaces of the covers of the optical disc. This force is called the adhesionadhesionadhesion force. The experiment proves that the magnitude of intermolecular interactions depends on the average distance between the moleculesmoleculesmolecules of the physical body.
- MoleculesmoleculesMolecules constantly interact with each other. Intermolecular interactions occur between moleculesmoleculesmolecules or atoms of liquidliquidliquid, gasgasgas and solids. If the distances between the moleculesmoleculesmolecules are close to their diameter or smaller, the interaction is repulsiverepulsiverepulsive and if these distances are greater, the attractingattractingattracting effect dominates.
- The movement of moleculesmoleculesmolecules in the solids is the least free, i.e. they vibrate around certain positions of their equilibrium and the intermolecular interactions are the strongest.
- In liquids, the moleculesmoleculesmolecules move more freely and more quickly than in solids.
- In gases, the interactions between the moleculesmoleculesmolecules are the weakest. GasgasGasmoleculesmoleculesmolecules have high velocities and the freedom of movement.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Cząsteczki nieustannie oddziałują między sobą. Oddziaływania te mają charakter złożony. Niektóre właściwości fizyczne ciał, takie jak np. stany skupienia, są bezpośrednim następstwem oddziaływań.
Gdy cząsteczki znajdują się zbyt blisko siebie, tzn. w odległościach zbliżonych do ich średnicy lub mniejszych, przeważa bardzo silne oddziaływanie odpychające. W odległościach większych od średnicy cząsteczek zaczyna dominować oddziaływanie przyciągające. W ciałach stałych, które wykazują silne oddziaływania międzycząsteczkowe o charakterze przyciągającym opisane zjawiska powodują, że cząsteczki znajdują się bardzo blisko siebie i mogą jedynie drgać wokół swoich położeń równowagi.
2. Określanie wielkości oddziaływań międzycząsteczkowych w różnych stanach skupienia ciał.
me2485ffd59a6bdad_1528450430307_0
Uczeń:
- rozpoznaje oddziaływania międzycząsteczkowe,
- określa od czego zależy wielkość oddziaływań.
me2485ffd59a6bdad_1528449534267_0
1. Uczenie się przez obserwację.
me2485ffd59a6bdad_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca z całą klasą.
me2485ffd59a6bdad_1528450127855_0
Cząsteczki nieustannie oddziałują między sobą. Oddziaływania te mają charakter złożony. Niektóre właściwości fizyczne ciał, takie jak np. stany skupienia, są bezpośrednim następstwem oddziaływań.
Gdy cząsteczki znajdują się zbyt blisko siebie, tzn. w odległościach zbliżonych do ich średnicy lub mniejszych, przeważa bardzo silne oddziaływanie odpychające. W odległościach większych od średnicy cząsteczek zaczyna dominować oddziaływanie przyciągające. W ciałach stałych, które wykazują silne oddziaływania międzycząsteczkowe o charakterze przyciągającym opisane zjawiska powodują, że cząsteczki znajdują się bardzo blisko siebie i mogą jedynie drgać wokół swoich położeń równowagi.
[Ilustracja interaktywna]
me2485ffd59a6bdad_1528446435040_0
Polecenie
Przyjrzyj się doświadczeniu wykonanemu przez nauczyciela.
Doświadczenie 1 (pokazowe)
Problem badawczy:
Prezentacja oddziaływań międzycząsteczkowych.
Hipoteza badawcza:
Pomiędzy dwiema płaszczyznami występują oddziaływania międzycząsteczkowe zależne od odległości między cząsteczkami stykających się powierzchni. Obecność warstwy pośredniej cieczy może wpłynąć na siły adhezji obu stykających się powierzchni.
Przebieg doświadczenia:
1. Nauczyciel przyciska do siebie dwa dyski optyczne stroną z nalepką. Sprawdza czy między dwiema powierzchniami dysku optycznego pojawiło się wyraźne oddziaływanie.
2. Nauczyciel nanosi nieco wody (pędzlem) na powierzchnię nalepki jednego z dysków optycznych (ilustracja 1 i ilustracja 2) i dociska do niej drugi dysk optyczny (powierzchnią z nalepką). Po wyciśnięciu nadmiaru wody ze szczeliny między dyskami podnosi górny dysk, który unosi ze sobą dolny dysk siłami adsorpcji (ilustracja 3), które w tym przypadku są siłami adhezji.
[Ilustracja 1]
[Ilustracja 2]
[Ilustracja 3]
Wniosek:
W przypadku suchych powierzchni siła ich wzajemnego oddziaływania jest bardzo mała. Obie powierzchnie nie są idealnie płaskie i posiadają nierówności, które powodują, że efektywna powierzchnia styku obu powierzchni jest rzędu ułamka procenta całej powierzchni. Po zwilżeniu powierzchni i wyciśnięciu powietrza namoczeniu lusterka efektywna powierzchnia styku obu powierzchni zwiększyła się. Ośrodkiem pośredniczącym pomiędzy obiema powierzchniami jest woda, której cząsteczki silnie oddziałują ze sobą. Siła tych oddziaływań jest znacznie większa niż w gazie który uprzednio wypełniał szczeliny pomiędzy powierzchniami okładek dysków optycznych. Siłę tą nazywamy siłą adhezji. Doświadczenie dowodzi faktu, że wielkość oddziaływań międzycząsteczkowych zależy od średniej odległości między cząsteczkami ciała fizycznego.
me2485ffd59a6bdad_1528450119332_0
- Cząsteczki nieustannie oddziałują między sobą. Oddziaływania międzycząsteczkowe zachodzą między cząsteczkami lub atomami cieczy, gazu i ciał stałych. Jeśli odległości między cząsteczkami są zbliżone do ich średnicy lub mniejsze, oddziaływanie ma charakter odpychający, a jeśli te odległości są większe, dominuje oddziaływanie przyciągające.
- W ciałach stałych ruch cząsteczek jest najmniej swobodny, tzn. drgają one wokół pewnych położeń równowagi, a oddziaływania międzycząsteczkowe są najsilniejsze.
- W cieczach cząsteczki poruszają się swobodniej i szybciej niż w ciałach stałych.
- W gazach oddziaływania między cząsteczkami są najsłabsze. Cząsteczki gazu mają duże prędkości i swobodę ruchu.