2. Give the physical properties which describe the different states.
Answers:
1. There exist three states of matter: gas, liquid and solid.
2. Solids have a certain shape and volume. Liquids take the shape of the container in which they are placed but they keep their volume. Gases take the shape of the container in which they were placed and fill in the entire volume of container.
Specify the physical state of matter of the physical bodies which are shown in the following photographs.
[Illustration 1]
In Photo 2 there is a television set that has a specific shape and volume. Therefore, the television set is an example of a solid body. On the other hand, in Photos 1, 3, 4 there are physical bodies which have an important feature: the emission of light. So far, we have not learnt about the state of matter with such a property.
The Photos 1, 3, 4 there are physical bodies which have an important feature - the emission of light.
- These bodies do not have a certain shape or a certain volume; what is more, for their existence they need a constant supply of energy from outside. The luminescent ionized gas (Photo 1) and the lightning bolt (Photo 3) require the flow of an electric current through the gas. The temperature of the atmospheric gas during the atmospheric discharge reaches a few or several thousand degrees.
- The glare of the fire (Photo 4) is related to the turbulent occurrence of the chemical reaction. In the case of combustion of organic bodies composed of hydrocarbons, the combustion temperature is several hundred Kelvin.
- The physical luminous bodies (Photos 1, 3 and 4) are in the fourth state of matter. For its occurrence, plasma needs a continuous supply of energy in the form of heat or electricity. Because plasma naturally does not fill the entire volume of the container, it is not gas.
Conclusion:
There is the fourth state of matter called plasmaplasmaplasma. PlasmaplasmaPlasma consists of excited molecules, ionized molecules (ions) and electronselectronselectrons. The presence of this state of matter is often associated with the emission of visible or ultravioletultravioletultraviolet light.
Task
Watch the interactive illustration „The fourth state of matter - plasmaplasmaplasma” and answer the questions.
[Interactive illustration]
1. What particles is plasmaplasmaplasma consists of?
2. In what conditions is plasmaplasmaplasma created?
Answers:
1. PlasmaplasmaPlasma is made of free molecules, many of which emit light. Such molecules are formed in the ionized gas. Because of this, the particles of plasmaplasmaplasma consist of excited molecules as well as ions and electronselectronselectrons.
2. PlasmaplasmaPlasma is generated in high gas temperature (over 3500 K). Near the temperature of 10000 K, every gas becomes plasmaplasmaplasma.
Although plasma is the most commonly occurring state of matter in the Universe, we rarely have an opportunity to see it - examples of phenomena in which plasma formation can be observed are lightning and northern lights. Due to its antimicrobial properties, plasma is more and more often used in many areas, primarily medicine, dentistry and food processing.
Plasma in dentistry and medicine.
Research on the use of cold plasma in dentistry and medicine focus primarily on the action of plasma on the physiological state of normal and cancer cells, inhibiting the development of tumors, accelerating the treatment of difficult to heal wounds, as well as removing microorganisms from biological surfaces and medical equipment. Plasma treatment of higher organisms, including humans, depends on its dose: - small doses - can kill the protein without affecting mammalian cells, - medium doses - there is a process of accelerating wound healing, increasing cell proliferation, increasing growth factor secretion and apoptosis of the tumor cells, - high doses - are harmful and can cause cell death.
The use of plasma in dentistry is based mainly on the fight against bacteria living on the surface of the teeth in the form of difficult to fight biofilms, which cause infection of the mouth, teeth or gums.
Plasma in food processing.
The use of plasma in purifying food products from microorganisms brings with it a number of advantages - compared to traditional methods of food decontamination, such as heat treatment, plasma practically does not change the structure or properties of nutritional or sensory products - the taste or smell values remain the same as in the case non‑plasma samples.
PlasmaplasmaPlasma - ionized matter in a gas‑like state of matter, in which a significant number of the particles are electrically charged. Plasma consists of excited molecules and free charged particles in the form of ions and electronselectronselectrons. PlasmaplasmaPlasma is created in conditions of high gas temperature over 3500 K or during the flow of an adequately strong electric current. Near the temperature of 10000 K, each gas becomes plasmaplasmaplasma.
Selected words and expressions used in the lesson plan
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
ma393aa601b074cf9_1528449068082_0
45 minut
ma393aa601b074cf9_1528449523725_0
Rozpoznawanie czwartego stanu skupienia.
ma393aa601b074cf9_1528449552113_0
1. Rozpoznawanie występowania plazmy.
2. Określanie właściwości plazmy.
ma393aa601b074cf9_1528450430307_0
Uczeń:
- rozpoznaje czwarty stan skupienia,
- określa właściwości plazmy i podaje jej wykorzystanie.
ma393aa601b074cf9_1528449534267_0
1. Uczenie się przez obserwację.
ma393aa601b074cf9_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca z całą klasą.
ma393aa601b074cf9_1528450127855_0
Polecenie
Odpowiedz na pytania:
1. Jakie znasz stany skupienia ciał?
2. Podaj cechy fizyczne opisujące każdy z tych stanów
Odpowiedź:
1. Wyróżniamy trzy stany skupienia: gaz, ciecz i ciało stałe
2. Ciała stałe mają określone kształt i objętość. Ciecze przyjmują kształt naczynia, w którym zostały umieszczone ale zachowują swoją objętość. Gazy przyjmują kształt naczynia, w którym zostały umieszczone i wypełniają całą jego objętość.
ma393aa601b074cf9_1528446435040_0
Polecenie
Oblicz objętość figur przedstawionych na rysunkach. Podaj wzór określający objętość danej figury.
[Ilustracja 1]
Odpowiedź:
Fotografia 2 przedstawia telewizor, który ma określony kształt i objętość. Zatem telewizor jest przykładem ciała stałego. Natomiast fotografie 1, 3, 4 przedstawiają ciała fizyczne, których istotną cechą jest emisja światła. Do tej pory nie poznaliśmy stanu skupienia o takiej właściwości.
Fotografie 1, 3 i 4 przedstawiają ciała fizyczne, których istotną cechą jest emisja światła.
- Ciała te nie mają określonego kształtu ani określonej objętości, co więcej dla swojego zaistnienia wymagają ciągłego dopływu energii z zewnątrz.
- Świecący zjonizowany gaz przedstawiony na fot.1 i świecąca błyskawica przedstawiona na fot. 3. wymagają przepływu prądu elektrycznego przez gaz. Temperatura gazu atmosferycznego podczas przepływu prądu wyładowania atmosferycznego osiąga kilka lub kilkadziesiąt tysięcy stopni.
- Przedstawione na rys. 4 świecenie ognia jest związane z burzliwym zachodzeniem reakcji chemicznej. W przypadku spalania ciał organicznych, złożonych z węglowodorów, temperatura spalania wynosi kilkaset stopni.
- Ciała fizyczne świecące przedstawione na fot. 1, 3 i 4 to czwarty stan skupienia materii. Dla swojego istnienia plazma potrzebuje ciągłego dopływu energii w postaci ciepła lub energii elektrycznej. Ponieważ plazma w sposób naturalny nie wypełnia całej objętości nie jest więc gazem.
Wniosek:
Istnieje czwarty stan skupienia zwany plazmą. Plazma składa się z cząsteczek wzbudzonych, cząsteczek zjonizowanych (jonów) i elektronów. Obecność tego stanu skupienia często jest z związana ze emisją światła widzialnego lub ultrafioletowego.
Polecenie
Obejrzyj ilustrację interaktywną „czwarty stan materii - plazma” i odpowiedz na pytania.
[Ilustracja interaktywna]
1. Z jakich cząsteczek zbudowana jest plazma?
2. W jakich warunkach powstaje plazma?
Odpowiedź:
1. Plazma zbudowana jest ze swobodnych cząsteczek, których znaczna część emituje światło. Cząsteczki takie, powstają we zjonizowanym gazie, dlatego też obok cząsteczek wzbudzonych znaczną część cząsteczek plazmy stanowią jony i elektrony.
2. Plazma powstaje w warunkach wysokiej temperatury gazu powyżej 3500 K. W pobliżu temperatury 10000 K każdy gaz staje się plazmą.
Chociaż plazma jest najpowszechniej występującym we Wszechświecie stanem skupienia materii, nieczęsto mamy okazję ją widywać - przykładem zjawisk, w których można zaobserwować powstawanie plazmy są błyskawice i zorza polarna. Ze względu na swoje przeciwdrobnoustrojowe właściwości, plazma coraz częściej znajduje swoje zastosowanie w wielu dziedzinach, przede wszystkim medycynie, stomatologii i przetwórstwie żywności.
Plazma w stomatologii i medycynie.
Prowadzone badania nad zastosowaniem zimnej plazmy w stomatologii i medycynie koncentrują się przede wszystkim na działaniu plazmy na stan fizjologiczny komórek prawidłowych i nowotworowych, hamowaniu rozwoju nowotworów, przyspieszeniu leczenia trudno gojących się ran, a także usuwaniu mikroorganizmów z powierzchni biologicznych oraz sprzętu medycznego. Działanie plazmy na komórki organizmów wyższych, w tym człowieka, zależy od jej dawki – wykazano, że małe dawki powodują zabicie bakterii nie mając wpływu na komórki ssaków. Przy średnich dawkach, zachodzi proces przyspieszenia gojenia ran, zwiększenia proliferacji komórek, zwiększenia wydzielania czynnika wzrostu oraz apoptozy komórek nowotworowych, natomiast wysokie dawki plazmy są szkodliwe i mogą powodować śmierć komórek.
Wykorzystanie plazmy w stomatologii opiera się głównie na walce z bakteriami bytującymi na powierzchni zębów w postaci trudnych do zwalczenia biofilmów, które powodują zakażenia ust, zębów czy dziąseł.
Plazma w obróbce żywności.
Wykorzystanie plazmy w oczyszczaniu produktów żywnościowych z mikroorganizmów niesie ze sobą szereg zalet – w porównaniu do tradycyjnych metod dekontaminacji żywności, takich jak obróbka termiczna, plazma praktycznie nie zmienia struktury ani właściwości odżywczych bądź sensorycznych produktów – wartości smakowe czy zapachowe pozostają takie same, jak w przypadku próbek nie poddanych działaniu plazmy.
ma393aa601b074cf9_1528450119332_0
Plazma – zjonizowana materia o stanie skupienia przypominającym gaz, w którym znaczna część cząstek jest naładowana elektrycznie. Plazma zawiera wzbudzone cząsteczki oraz swobodne cząstki naładowane w postaci jonów i elektronów. Plazma powstaje w warunkach wysokiej temperatury gazu powyżej 3500 K lub podczas przepływu odpowiednio dużego prądu elektrycznego. W pobliżu temperatury 10000 K każdy gaz staje się plazmą.