Gazy, ciecze i ciała stałe
Zimą, kiedy temperatura spada, kałuże zamarzają, a na rzekach i jeziorach pojawia się lód. Śnieg natomiast topi się w temperaturze powyżej 0 °C. Czy wszystkie substancje ulegają takim przemianom?
jak definiujemy atom,
budowę materii,
cechy, jakie możesz wyróżnić w przypadku danej substancji, np. kształt, zapach, barwa, masa.
Wymienisz rodzaje stanów skupienia.
Opiszesz, w jaki sposób ułożone są cząsteczki w każdym ze stanów skupienia.
Nazwiesz i wyjaśnisz procesy zmian stanów skupienia substancji.
Wyjaśnisz, jak zmiana temperatury wpływa na stan skupienia substancji.
1. Jakie znamy stany skupienia?
Uczeni dowiedli, że lód, woda i para wodna to jedna i ta sama substancja, ale w różnych postaciach określanych jako stany skupieniastany skupienia. Znajdujące się w powietrzu tlen i azot to gazy, z kolei olej, woda czy benzyna to ciecze, a sól, cukier lub węgiel kamienny to ciała stałe. Opisując właściwości substancji, zawsze zwracamy uwagę na to, w jakiej postaci ona występuje – stałej, ciekłej, czy może gazowej. W ten sposób określamy stan skupienia substancji.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1WaTrZ5gbi9Z
Animacja prezentuje zagadnienie różnych stanów skupienia materii.
Każdy stan skupienia ma swoje charakterystyczne cechy. W stanie stałym substancja zachowuje swój własny kształt. Trudno zmienić jej objętość, dlatego mówimy, że jest mało ściśliwa. W stanie ciekłym substancja przybiera kształt pojemnika, w którym się znajduje, ale nadal trudno zmienić jej objętość. W stanie gazowym substancja zawsze wypełnia cały pojemnik, w którym się znajduje, i jest ściśliwa. Oznacza to, że nie ma określonego kształtu i objętości.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R9SvI0jpeA4Yw
Nagranie badające gaz, ciecz i ciało stałe.
Stwierdzenie, jakie właściwości mają: ciało stałe, ciecz i gaz.
3 balony,
gruba nitka,
drobne kamyki,
woda.
Do pierwszego balonu wrzuć kilkanaście kamyków.
Drugi balon napełnij do połowy wodą.
Trzeci balon nadmuchaj (ale nie do pełna) i mocno zawiąż.
Obracaj balony w dłoniach i obserwuj, jak substancje znajdujące się w balonach wpływają na ich kształt.
Kamyki są przykładem ciała stałego i można zauważyć, że deformują one powłokę balonu, gdyż nie zmieniają swojego kształtu. Woda to ciecz i dostosowuje swój kształt do kształtu balonu. Nie wypełnia jednak balonu w całości, lecz zalega na jego dnie. Powietrze to gaz i wypełnia balon równomiernie.
2. Kiedy substancja zmienia stan skupienia?
Wiemy już, że każda z substancji zbudowana jest z cząsteczek. Znajdują się one w ciągłym ruchu. Nawet w ciałach stałych cząsteczki nieznacznie drgają. Stan skupienia substancji związany jest właśnie z ruchem cząsteczek. Najszybciej cząsteczki poruszają się w gazach, natomiast w ciałach stałych niemal nie zmieniają położenia.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RMuHQEV3tA6UB
Animacja obrazuje ułożenie drobin w różnych stanach skupienia.
3. Zmiany stanów skupienia
O prędkości poruszania się cząsteczek decyduje temperatura – im wyższa, tym większa szybkość cząsteczek i tym łatwiej mogą one oderwać się od innych. Oznacza to, że zmiana temperatury wpływa na stan skupienia substancji. Proces zmiany ciała stałego w ciecz to topnienietopnienie, a cieczy w gaz – parowanie i wrzeniewrzenie. Proces zamiany gazu w ciecz to skraplanieskraplanie, a cieczy w ciało stałe – krzepnięciekrzepnięcie.
Substancja | Temperatura topnienia | Temperatura wrzenia | Stan skupienia w temperaturze pokojowej |
|---|---|---|---|
Aluminium | 660,32 °C | 2519 °C | ciało stałe w temperaturze pokojowej |
Woda | 0 °C | 100 °C | ciecz w temperaturze pokojowej |
Tlen | −218,79 °C | −182,97 °C | gaz w temperaturze pokojowej |
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R149560FTCIcX
Film obrazujący zmiany stanu skupienia związane są ze zmianą temperatury.
Zmiany stanu skupienia nie zachodzą dowolnie, ale w określonej temperaturze. Temperatura wrzenia jest temperaturą, w której ciecz ze stanu ciekłego przechodzi w stan gazowy gwałtownie i w całej swojej objętości. Temperatura topnienia to temperatura, w której substancja w stanie stałym przechodzi w stan ciekły – topi się.
Temperatury wrzenia i topnienia są charakterystycznymi właściwościami każdej substancji.
Czasami możemy usłyszeć, że coś paruje. Parowanie to – podobnie jak wrzenie – proces zamiany cieczy w gaz. Jednak w odróżnieniu od wrzenia, parowanie zachodzi w każdej temperaturze wyższej niż temperatura topnienia i nie powoduje zmiany stanu skupienia całej substancji, a jedynie jej powierzchni. Wrzenie zachodzi w całej objętości cieczy i jedynie w określonej temperaturze.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1bnBW9n0uBKg
Animacja prezentująca parowanie i wrzenie.
Istnieje powiedzenie „zniknąć jak kamfora”. Kamfora to substancja używana do produkcji maści leczniczych, a także sztucznych ogni. Z ciała stałego przechodzi od razu w gaz, z pominięciem stanu ciekłego. Taki proces nazywamy sublimacją. Proces odwrotny to resublimacja, czyli przejście ze stanu gazowego w stały.
Temperatury topnienia i wrzenia mogą zmieniać się w zależności od różnych czynników. Na przykład na dużej wysokości woda wrze w temperaturze nawet
80 °C.
Podsumowanie
Otaczające nas substancje mogą występować w trzech stanach skupienia – jako ciała stałe, ciecze i gazy.
Ciało stałe ma niezmienny kształt i objętość.
Ciecz charakteryzuje się stałą objętością, ale ma zmienny kształt.
Gaz nie ma określonego kształtu i łatwo zmienia objętość.
Stan skupienia, w jakim występuje substancja, zależy od temperatury. Zmiany stanu skupienia konkretnej substancji odbywają się w ściśle określonych temperaturach.
Praca domowa
Słownik
stan skupienia, w którym substancja zachowuje objętość i kształt
stan skupienia, w którym substancja zachowuje objętość, natomiast przybiera kształt naczynia, w którym się znajduje
stan skupienia, w którym substancja przyjmuje objętość i kształt naczynia, zajmuje całą dostępną przestrzeń
zmiana stanu skupienia z cieczy na ciało stałe
zmiana stanu skupienia z cieczy w gaz; zachodzi jedynie na powierzchni cieczy i w różnych temperaturach
zmiana stanu skupienia gazu w stan ciekły
forma, w jakiej występuje substancja
zmiana stanu skupienia z ciała stałego w ciecz
zmiana stanu skupienia z cieczy w gaz; zachodzi w całej objętości cieczy i w określonej temperaturze
Zadania
sytuacja 2 – topnienie, 2. sytuacja 1 – skraplanie
sytuacja 2 – krzepnięcie, 3. sytuacja 1 – krzepnięcie
sytuacja 2 – wrzenie, 4. sytuacja 1 – skraplanie
sytuacja 2 – topnienie, 5. sytuacja 1 – topnienie
sytuacja 2 – krzepnięcie
Połącz w pary nazwy zmian stanów skupienia i ich definicje.
przemiana gazu w ciecz, przemiana ciała stałego w ciecz, przemiana cieczy w gaz, przemiana cieczy w ciało stałe
| wrzenie | |
| topnienie | |
| skraplanie | |
| krzepnięcie |