"Окружающий мир (в 2-х частях)", Вахрушев А.А., Данилов Д.Д., Бурский О.В., Раутиан А.С.
Тела вокруг нас сделаны из веществ, а вещества состоят из мельчайших частиц. Частицы движутся и разделены промежутками, хотя увидеть их без специальных приборов нельзя. Одни и те же вещества могут входить в разные тела, а разные вещества имеют разный состав частиц. Их движение объясняет, почему запах распространяется по комнате, краситель окрашивает воду без перемешивания и нагревание ускоряет смешивание.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Вещество — то, из чего состоят тела. Например, стекло может быть веществом, из которого сделаны окно и стакан: тело и вещество — не одно и то же. Это различие помогает описывать окружающий мир: мы называем тело, когда говорим о предмете, и вещество, когда говорим о его материале.
Молекула — мельчайшая частица вещества, сохраняющая его свойства. Молекула может состоять из нескольких атомов, соединённых между собой. Понятие молекулы помогает представить, из каких малых частиц образовано вещество и почему оно сохраняет свои свойства, даже когда его количество очень мало.
Атом — мельчайшая частица химического элемента. Молекулы образуются из атомов, причём атомы разных видов могут сочетаться по-разному. Различие между атомом и молекулой нужно, чтобы не путать отдельную частицу элемента с частицей вещества, состоящей из одного или нескольких атомов.
Диффузия — взаимное проникновение частиц одного вещества между частицами другого. Например, частицы красителя постепенно смешиваются с частицами воды, даже если воду не размешивать. Это понятие позволяет объяснить, как вещества распространяются и перемешиваются без видимого движения целого предмета.
Если бы вещество было совершенно сплошным, в нём не оставалось бы места для движения частиц. Но вещества состоят из очень маленьких частиц, между которыми есть промежутки. Их нельзя увидеть невооружённым глазом, поэтому поверхность предмета кажется непрерывной. Представление о частицах помогает понять, как вещество может одновременно сохранять форму и изменяться.
Движение частиц заметно по результатам, хотя сами частицы слишком малы для наблюдения. Если открыть флакон с духами, запах через некоторое время ощущается в разных местах комнаты: частицы пахучего вещества перемещаются и смешиваются с воздухом. Капля красителя без перемешивания постепенно окрашивает воду, потому что частицы красителя расходятся между частицами воды. Оба наблюдения служат доказательством движения и взаимного перемешивания частиц.
При нагревании частицы обычно движутся интенсивнее. Поэтому частицы двух веществ быстрее перемещаются и чаще оказываются рядом, а взаимное перемешивание идёт быстрее. Так объясняется, почему краситель или растворяемое вещество обычно быстрее распределяется в тёплой воде, чем в холодной. Нагревание меняет скорость движения частиц, а не делает сами частицы крупнее.
В твёрдых телах частицы расположены близко и сохраняют определённый порядок; они колеблются около своих мест, но не перемещаются свободно по всему телу. В жидкости частицы тоже находятся близко, однако могут перемещаться относительно друг друга, поэтому жидкость принимает форму сосуда. В газе частицы расположены далеко друг от друга и свободно движутся во всех направлениях. Различия в расположении и движении частиц объясняют, почему твёрдое тело сохраняет форму, жидкость течёт, а газ заполняет доступное пространство.
При плавлении или испарении вещество переходит из одного агрегатного состояния в другое. Его частицы при этом не превращаются в частицы другого вещества и сохраняют прежний состав. Меняются расстояния между частицами и характер их движения: например, при плавлении частицы получают больше свободы перемещаться. Поэтому состояние вещества может измениться, хотя само вещество остаётся тем же.
| Состояние вещества | Как расположены частицы | Как движутся частицы | Как ведёт себя вещество |
|---|---|---|---|
| Твёрдое | Близко друг к другу, обычно упорядоченно | Колеблются около своих мест | Сохраняет форму и объём |
| Жидкое | Близко друг к другу, но расположены менее упорядоченно | Перемещаются относительно друг друга | Сохраняет объём, принимает форму сосуда |
| Газообразное | На большом расстоянии друг от друга | Свободно движутся в разных направлениях | Не сохраняет собственные форму и объём, заполняет доступное пространство |
Сравнивайте в таблице сначала расстояние между частицами, а затем характер их движения. Последний столбец показывает, как эти различия проявляются в поведении вещества. Такая связь помогает объяснить свойства твёрдых тел, жидкостей и газов через строение вещества.
Задача 1. В стакан с водой капнули краситель. Почему через некоторое время вода окрашивается без перемешивания? Нужно объяснить наблюдение, не предполагая, что вода сама перемещается вместе с каплей. Причину следует искать в движении частиц обоих веществ.
Вспомним, что и вода, и краситель состоят из частиц, которые движутся. Сразу после попадания капли частицы красителя собраны преимущественно в одном месте. Такое начальное распределение не остаётся неизменным.
Частицы красителя перемещаются между частицами воды и постепенно оказываются в разных частях стакана. Взаимное проникновение частиц разных веществ называется диффузией. Для этого не требуется размешивать воду ложкой.
Через некоторое время краситель распределяется по большему объёму воды. Поэтому окраска становится заметна не только там, куда попала капля. Наблюдение показывает, что частицы движутся и перемешиваются.
Ответ: вода окрашивается из-за диффузии: движущиеся частицы красителя постепенно распространяются между частицами воды.
Задача 2. Запах духов распространился по комнате. Как частицы вещества оказались в разных местах? Здесь нужно учесть, что газ легко заполняет доступное пространство, а его частицы движутся. Именно движение частиц духов и воздуха объясняет распространение запаха.
После открытия флакона частицы пахучего вещества попадают в воздух. Сначала их больше рядом с флаконом, поэтому запах там ощущается сильнее. Затем частицы начинают перемещаться в разные стороны.
Частицы духов проникают между частицами воздуха и перемешиваются с ними. Это диффузия, происходящая благодаря постоянному движению частиц газа. Постепенно частицы пахучего вещества оказываются всё дальше от источника запаха.
Когда частицы достигают разных мест комнаты, запах можно почувствовать вдали от флакона. Переносится не вся комната и не сам флакон, а частицы пахучего вещества. Их движение приводит к распространению запаха.
Ответ: частицы духов движутся в воздухе и смешиваются с ним, поэтому постепенно распространяются по комнате.
Задача 3. Два одинаковых кусочка вещества поместили в холодную и тёплую воду. В какой воде вещество быстрее растворится и почему? Сравним условия: кусочки одинаковы, различается температура воды. Значит, объяснение связано с тем, как температура влияет на движение частиц.
При более высокой температуре частицы воды в среднем движутся интенсивнее. Частицы вещества тоже перемещаются и взаимодействуют с частицами воды. Это создаёт условия для более быстрого перемешивания.
В тёплой воде частицы быстрее разносятся от кусочка и смешиваются с водой. Диффузия идёт быстрее, чем в холодной воде, где движение частиц менее интенсивное. Поэтому вещество обычно растворяется быстрее.
В условии сказано, что кусочки одинаковые, так что различие нельзя объяснить их размером. Решающее различие — температура воды и связанная с ней скорость движения частиц. Речь идёт об обычном случае: особенности конкретного вещества могут влиять на растворение.
Ответ: обычно быстрее вещество растворится в тёплой воде, потому что частицы в ней движутся интенсивнее и быстрее перемешиваются.
Ошибка: считать вещество сплошным. Кажется, что предмет не может быть составлен из частиц, потому что его поверхность выглядит цельной. Частицы и промежутки между ними слишком малы, чтобы увидеть их глазом. Проверь себя: вспомни, что распространение запаха и окрашивание воды можно объяснить движением частиц.
Ошибка: путать молекулу и атом. Эти слова иногда используют как названия одной и той же «крошечной частицы», поэтому различие легко упустить. Но молекула может состоять из нескольких атомов, а атом — частица химического элемента. Проверь себя: спроси, говорится ли об отдельном атоме или о частице вещества, сохраняющей его свойства.
Ошибка: считать частицы неподвижными. В твёрдом теле частицы не перемещаются свободно по всему объёму, и это можно принять за полную неподвижность. На самом деле они колеблются около своих мест, а в жидкостях и газах перемещаются свободнее. Проверь себя: объясни, почему запах распространяется, и вспомни, что движение частиц есть во всех состояниях.
Ошибка: думать, что при нагревании частицы становятся крупнее. Нагревание часто связывают с увеличением объёма предмета, поэтому можно ошибочно приписать изменение размера каждой частице. Обычно усиливается движение частиц, а не меняется их размер. Проверь себя: объясни ускорение диффузии в тёплой воде именно более интенсивным движением.
Чтобы разбираться в строении вещества, нужно различать тело и вещество и знать, что вещества бывают твёрдыми, жидкими и газообразными. Это уже знакомые наблюдения об окружающих предметах и материалах. Представление о частицах помогает объяснить свойства каждого состояния.
Модель частиц пригодится при изучении растворения, испарения и плавления. Она помогает увидеть, что во время изменения состояния меняются расположение и движение частиц, а не состав самого вещества. Так можно объяснять переходы между твёрдым, жидким и газообразным состояниями.
Диффузия важна для понимания переноса веществ в природе и организме. Если частицы движутся и перемешиваются, вещества могут распространяться даже без перемещения целого тела. Это представление поможет разбирать процессы, в которых вещества переходят из одного места в другое.
Можно ли увидеть молекулу невооружённым глазом?
Нет, молекулы настолько малы, что глаз их не различает. Их существование и движение можно обнаружить по наблюдаемым явлениям, например по распространению запаха или окрашиванию воды.
Чем молекула отличается от атома?
Молекула — частица вещества, сохраняющая его свойства, и она может состоять из нескольких атомов. Атом — мельчайшая частица химического элемента; атомы разных видов образуют разные молекулы.
Почему запах распространяется по комнате?
Частицы пахучего вещества движутся и перемешиваются с частицами воздуха. Поэтому они постепенно оказываются в разных местах комнаты и достигают нашего носа.
Почему в тёплой воде вещества обычно перемешиваются быстрее?
При нагревании частицы обычно движутся интенсивнее. Из-за этого частицы растворённого вещества и воды быстрее перемешиваются, и диффузия идёт быстрее.
Меняются ли частицы вещества, когда оно плавится?
При плавлении состав частиц вещества не меняется. Меняются их расположение и свобода движения: в жидкости они могут перемещаться относительно друг друга.
§ 2. Из чего состоит вещество
