§ 5. Могут ли в живых организмах происходить физические изменения? 22

Определения и обозначения

Физическое изменение — изменение формы, размеров, движения или состояния вещества без образования нового вещества. Например, кусок пищи можно измельчить, но вещество пищи останется тем же. Это определение помогает узнать физические изменения в движении организма, дыхании и питании.

Химическое изменение — превращение одних веществ в другие с образованием новых веществ. При переваривании вещества пищи становятся другими и могут использоваться клетками. Такое определение нужно, чтобы отличать простое изменение вида или формы от настоящего превращения вещества.

Обратимое изменение — изменение, которое при определённых условиях может вернуться к исходному состоянию. Вода может испариться, а затем снова превратиться в жидкость. Это понятие показывает возможность возвращения, но само по себе ещё не доказывает, что изменение физическое.

Признак химической реакции — наблюдаемое явление, по которому можно предположить образование новых веществ. К таким признакам относят появление газа, осадка, изменение цвета, выделение тепла или света. Они помогают вовремя заметить химическое изменение, хотя для точного вывода иногда нужны дополнительные наблюдения.

Как это устроено

Живой организм состоит из тех же веществ, что и окружающая природа, поэтому в нём возможны физические изменения. Тело может двигаться, сгибаться, растягиваться, нагреваться и охлаждаться. При этом живой организм сам управляет многими изменениями с помощью мышц, нервной системы и органов чувств.

Главный вопрос при различении изменений — появились ли новые вещества. Если изменились только форма, размер, положение или состояние вещества, изменение физическое. Если исходные вещества превратились в другие, изменение химическое; появление газа, осадка, нового цвета, тепла или света может быть его признаком.

Когда человек идёт или прыгает, меняются положение и движение его тела. При сокращении мышцы она становится короче и толще, а при расслаблении возвращается к прежней форме; движение мышечных волокон тоже является физическим изменением. Клетки и органы могут менять форму, например при движении руки или работе сердца, не превращаясь в новые вещества.

Во рту пища измельчается зубами и перемешивается со слюной, затем пищевой комок перемещается по пищеварительному тракту. Изменение размера кусочков и их движение — физические процессы. Вода в организме может переходить из жидкого состояния в пар при испарении пота, а в дыхательных путях водяной пар способен снова превращаться в жидкость.

Жизненные процессы редко состоят только из одного вида изменений. Дыхание включает движение воздуха в лёгкие и обратно, а также химическое превращение питательных веществ внутри клеток. Питание тоже сочетает механическое измельчение, перемещение пищи и химическое переваривание, поэтому для полного объяснения нужно учитывать оба вида процессов.

Физические и химические изменения в живых организмах

Пользуйся таблицей по шагам: сначала спроси, появились ли новые вещества, а затем уточни, что именно изменилось. Возможность вернуть прежнее состояние учитывай дополнительно, потому что она не является главным признаком. Если один процесс сложный, раздели его на этапы и определи вид изменения для каждого этапа.

Разбор задач

Задача 1

Определите, какие изменения происходят при сгибании руки, пережёвывании пищи, испарении пота и переваривании пищи. Нужно классифицировать процессы по наличию или отсутствию новых веществ. Один пример может включать несколько действий, поэтому рассматриваем каждый процесс отдельно.

1. При сгибании руки меняются положение костей и форма работающих мышц, но новые вещества не образуются.
2. При пережёвывании пища распадается на более мелкие кусочки, а её вещество сохраняется.
3. При испарении пота вода переходит из жидкого состояния в газообразное, но водой и остаётся.
4. При переваривании вещества пищи превращаются в более простые вещества, которые могут всасываться и использоваться клетками.

Ответ: сгибание руки, пережёвывание пищи и испарение пота — физические изменения. Переваривание пищи — химическое изменение, хотя рядом с ним происходят физические процессы.

Задача 2

Объясните, какие физические изменения происходят с пищей во рту и почему одного измельчения недостаточно для её переваривания. Важно отделить изменение размера кусочков от превращения веществ. Для этого сравним действие зубов и действие пищеварительных соков.

1. Зубы разрезают и растирают пищу, поэтому меняются форма и размеры её частиц.
2. Язык перемешивает пищу со слюной и помогает сформировать пищевой комок.
3. Мышцы глотки и пищевода перемещают комок дальше, изменяя его положение.
4. Одного измельчения недостаточно: крупные молекулы питательных веществ остаются теми же, пока не произойдут химические превращения под действием пищеварительных соков.

Ответ: во рту происходят измельчение, перемешивание и перемещение пищи — физические изменения. Переваривание требует химического превращения веществ в более простые соединения.

Задача 3

Разберите дыхание человека по этапам и укажите, где происходят физические, а где химические изменения. Нельзя назвать весь процесс только физическим или только химическим. Рассмотрим путь воздуха и дальнейшие превращения веществ в клетках.

1. При вдохе объём грудной клетки увеличивается, и воздух перемещается в лёгкие — это физические изменения.
2. В лёгких кислород переходит из воздуха в кровь, а углекислый газ движется из крови в воздух; такое перемещение веществ является физическим процессом.
3. При выдохе меняются объём грудной клетки и направление движения воздуха, что также относится к физическим изменениям.
4. В клетках кислород участвует в превращениях питательных веществ, при которых образуются новые вещества и выделяется энергия. Это химические изменения.

Ответ: движение воздуха и переход газов между лёгкими и кровью — физические процессы. Превращение питательных веществ в клетках — химический процесс, поэтому дыхание объединяет оба вида изменений.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать любое изменение в организме химическим только потому, что оно происходит в живом теле. Так думают, поскольку химические реакции постоянно идут в клетках. Проверь себя вопросом: появились ли новые вещества, или изменились только движение, форма, размер и состояние?

Ошибка 2. Называть рост организма чисто физическим изменением. Размер действительно увеличивается, но при росте образуются новые клетки и вещества. Чтобы проверить ответ, спроси, достаточно ли было бы просто растянуть прежнее тело без образования клеток.

Ошибка 3. Путать обратимость с физическим характером изменения. Некоторые физические изменения трудно полностью вернуть, а химическое изменение иногда может идти в обратную сторону. Поэтому сначала определяй наличие новых веществ, а уже потом рассуждай об обратимости.

Ошибка 4. Считать измельчение пищи химическим изменением. При жевании меняются размер и форма частиц, но состав пищи остаётся прежним. Проверка проста: если новое вещество не появилось, измельчение является физическим процессом.

Связь с другими темами

До этой темы нужно различать вещества и физические явления, а также знать признаки физических и химических изменений. Это позволяет не путать изменение состояния вещества с его превращением. Такой способ сравнения пригодится при наблюдениях и опытах.

Тема связана с биологией: движением, питанием, дыханием, ростом и развитием организмов. В каждом процессе можно выделить отдельные этапы и определить их характер. Это учит рассматривать организм как целостную систему.

Дальше знания понадобятся при изучении обмена веществ, пищеварения и дыхания. Они помогут понять, откуда берётся энергия и как вещества перемещаются и превращаются в организме. Физические и химические процессы там часто идут одновременно.

Что запомнить

• Физические изменения происходят и в живых организмах.
• При физическом изменении новые вещества не образуются.
• Изменяться могут форма, размеры, движение или состояние вещества.
• Пережёвывание пищи и её перемещение — примеры физических изменений.
• Переваривание пищи связано с химическими превращениями.
• Один жизненный процесс может включать физические и химические изменения одновременно.