3. Физические явления

Определения и обозначения

Физическое явление — изменение, происходящее с телами или веществами, при котором новые вещества обычно не образуются. Например, лёд тает, а мяч движется, но состав вещества не становится другим. Это определение помогает отличать физические изменения от химических превращений.

Механическое явление — изменение положения тела или его частей относительно других тел. Таковы падение яблока, движение автомобиля и колебание маятника. По этому признаку можно понять, что рассматривается именно движение или деформация.

Тепловое явление — изменение температуры тела, его нагревание, охлаждение или переход вещества из одного состояния в другое. Вода может нагреться, лёд — расплавиться, а пар — превратиться в жидкость. Такое определение связывает тепловые явления с температурой и агрегатным состоянием вещества.

Электрические, магнитные и световые явления связаны соответственно с зарядами и током, магнитным взаимодействием и распространением света. Примеры — притяжение наэлектризованной расчёски, действие магнита и отражение луча в зеркале. Эти признаки позволяют разделять явления, которые внешне могут происходить одновременно.

Как это устроено

Наблюдаемые изменения относят к физическим, если в результате не возникает новое вещество. При ударе мяч меняет форму, а после прекращения действия силы может восстановить её, поэтому состав материала остаётся прежним. При химическом превращении меняется состав вещества: например, при горении появляются новые продукты, поэтому одного изменения внешнего вида недостаточно для вывода.

Механическое явление возникает, когда тело взаимодействует с другими телами или на него действует сила. Из-за этого оно может переместиться, начать вращаться, колебаться или изменить форму. Мы распознаём такое явление по изменению положения относительно выбранного тела, например земли, стола или другого автомобиля.

Нагревание и охлаждение связаны с изменением температуры, потому что частицы вещества начинают двигаться в среднем быстрее или медленнее. При изменении температуры тело может расширяться или сжиматься, а при достижении определённых условий вещество меняет агрегатное состояние. Поэтому плавление, кипение и замерзание являются тепловыми явлениями, хотя при них меняется не состав, а состояние вещества.

Электрические явления появляются благодаря электрическим зарядам и движению заряженных частиц — электрическому току. Заряды могут притягиваться или отталкиваться, а ток способен нагревать проводник, вызывать свечение и приводить в действие приборы. Движущийся ток создаёт магнитное действие, поэтому в электрических устройствах нередко одновременно наблюдаются электрические и магнитные явления.

Свет распространяется от источника и при встрече с границей сред может отражаться или преломляться, то есть менять направление. Образование тени показывает распространение света по определённым направлениям, а зеркало демонстрирует отражение. Одно событие может сочетать несколько видов: при включении лампы ток вызывает нагревание спирали и свечение, а вода в чайнике может ещё и двигаться.

Основные виды физических явлений

Пользуйтесь таблицей так: сначала назовите наблюдаемое изменение, а затем найдите подходящий признак. Если в описании есть несколько изменений, укажите все соответствующие виды явлений.

Разбор задач

Задача 1. Распределение явлений

Распределите по видам явлений падение яблока, таяние снега, притяжение булавки магнитом и отражение света от зеркала. В каждом случае нужно выделить главное наблюдаемое изменение. Затем сравнить его с признаками из таблицы.

1. Падение яблока означает изменение положения тела относительно земли, поэтому это механическое явление.
2. При таянии снега лёд переходит из твёрдого состояния в жидкое, поэтому это тепловое явление.
3. Притяжение булавки магнитом вызвано магнитным взаимодействием, значит, явление магнитное.
4. При отражении от зеркала свет меняет направление распространения, поэтому явление световое.

Ответ: падение яблока — механическое; таяние снега — тепловое; притяжение булавки — магнитное; отражение света — световое.

Задача 2. Электрический чайник

Объясните, какие физические явления происходят при включении электрического чайника. Нужно рассмотреть не только назначение прибора, но и сопутствующие наблюдаемые изменения. Один бытовой процесс может иметь сразу несколько физических характеристик.

1. По нагревательному элементу проходит электрический ток, значит, происходит электрическое явление.
2. Спираль нагревается и передаёт энергию воде, температура воды повышается, поэтому наблюдается тепловое явление.
3. Вода перемешивается и движется, а при кипении образуются пузырьки пара, поэтому можно заметить механическое движение и тепловой переход состояния.
4. Если виден индикатор или светящаяся спираль, присутствует также световое явление.

Ответ: при работе чайника одновременно происходят электрическое и тепловое явления, а также могут наблюдаться механическое движение воды и свечение.

Задача 3. Расширение металла

Предложите опыт, показывающий, что при нагревании металлического тела изменяется его размер. Понадобятся металлический шар и кольцо, спиртовка или другой безопасный источник нагрева, штатив и щипцы. Опыт выполняют осторожно, не касаясь нагретого металла руками.

1. При комнатной температуре проверяют, проходит ли шар через кольцо, и фиксируют результат.
2. Шар нагревают, не изменяя положение кольца, затем снова пытаются пропустить его через кольцо.
3. После нагревания шар перестаёт проходить, потому что его размер увеличился.
4. Дают шару остыть и повторяют проверку: при охлаждении размер возвращается примерно к первоначальному.

Ответ: наблюдение показывает тепловое расширение металла: при нагревании его размеры увеличиваются, а при охлаждении уменьшаются.

Типичные ошибки

Любое изменение считать химическим явлением. Ошибка возникает потому, что химические превращения часто заметны по цвету, запаху или выделению газа. Проверяйте, появились ли новые вещества, а не только изменилась форма, температура или состояние.

Путать вид явления с причиной. Падение тела остаётся механическим, даже если воздух или поверхность немного нагреваются. Определяйте главное изменение, которое описано в условии.

Считать горение чисто физическим явлением. При горении образуются новые вещества, поэтому это химическое превращение, хотя одновременно выделяются тепло и свет. Сначала проверяйте изменение состава вещества.

Называть сложный процесс только одним видом. Так бывает, если замечают лишь главный результат и не рассматривают остальные изменения. Разберите процесс по этапам и перечислите электрические, тепловые, механические или световые явления, которые в нём происходят.

Связь с другими темами

Для изучения физических явлений нужно различать тело и вещество, описывать движение и замечать изменения состояния. Классификация пригодится в механике, тепловых процессах, электричестве, магнетизме и оптике. Умение отделять наблюдение от вывода поможет выполнять лабораторные работы и решать экспериментальные задачи.

Что запомнить

• Физическое явление — изменение, при котором новые вещества обычно не образуются.
• К основным видам физических явлений относятся механические, тепловые, электрические, магнитные и световые.
• Механические явления связаны с движением и изменением положения или формы тел.
• Тепловые явления связаны с изменением температуры и агрегатного состояния вещества.
• Электрические явления связаны с зарядами и электрическим током, магнитные — с магнитным взаимодействием.
• Световые явления связаны с распространением, отражением и преломлением света.
• В одном процессе могут одновременно происходить физические явления разных видов.