BÀI 1. CẤU TRÚC CỦA CHẤT. SỰ CHUYỂN THỂ

KHỞI ĐỘNG

Hãy dựa trên những kiến thức đã học về cấu tạo chất để giải thích tại sao cùng một chất lại có thể tồn tại ở các thể khác nhau là rắn, lỏng, khí.

Đáp án chuẩn:

Sự khác biệt về thể trạng của cùng một chất phụ thuộc vào cấu tạo chất, lực liên kết giữa các phân tử và nhiệt độ. Khi nhiệt độ thay đổi, lực liên kết và động năng của các phân tử cũng thay đổi, dẫn đến sự thay đổi thể trạng của chất.

I. MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ VỀ CẤU TẠO CHẤT

Hoạt động 1: Trong lịch sử phát triển của khoa học, có hai quan điểm khác nhau về cấu tạo chất là quan điểm chất có cấu tạo liên tục và chất có cấu tạo gián đoạn. Mô hình động học phân tử được xây dựng trên quan điểm nào?

Giải rút gọn 

Chất có cấu tạo gián đoạn.

Hoạt động 2: Năm 1827, khi làm thí nghiệm quan sát các hạt phấn hoa rất nhỏ trong nước bằng kính hiển vi, Brown thấy chúng chuyển động hỗn loạn, không ngừng. (Hình 1.1 và Hình 1.2). Chuyển động này được gọi là chuyển động Brown.

a) Tại sao thí nghiệm của Brown được coi là một trong những thí nghiệm chứng tỏ các phân tử chuyển động hỗn loạn, không ngừng?

b) Làm thế nào để với thí nghiệm của Brown có thể chứng tỏ được khi nhiệt độ của nước càng cao thì các phân tử nước chuyển động càng nhanh?

Đáp án chuẩn:

a) Bởi vì các phân tử, nguyên tử luôn luôn chuyển động hỗn loạn không ngừng tới mọi phía.

b) Cho các hạt phấn hoa trong nước đóng thành đá hoặc đun sôi.

Hoạt động 3: Hãy tìm các hiện tượng thực tế chứng tỏ giữa các phân tử có lực đẩy, lực hút.

Đáp án chuẩn:

Ví dụ : cho hai giọt nước tiếp xúc nhau thì thấy hai giọt nhập làm một giọt; chúng ta khó có thể làm giảm thể tích của một khối chất lỏng 

II. CẤU TRÚC CỦA CHẤT RẮN, CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ

Hoạt động 1: Hãy dựa vào Hình 1.3 để mô tả, so sánh khoảng cách và sự sắp xếp (a), chuyển động (b) của phân tử ở các thể khác nhau. Từ đó mô tả một cách sơ lược về cấu trúc của chất rắn, chất lỏng, chất khí.

Đáp án chuẩn:

- Khoảng cách: thể khí > thể lỏng > thể khí

- Sắp xếp: thể khí < thể lỏng< thể rắn

- Chuyển động: thể khí hỗn loạn > thể lỏng > thể rắn

Cấu trúc của chất rắn: Các phân tử có khoảng cách gần nhau. Lực tương tác các phân tử chất rắn mạnh nên giữ các phân tử này ở vị trí xác định và có thể dao động xung quanh các vị trí cân bằng xác định này nên các vật rắn có thể tích và hình dạng riêng xác định.

Cấu trúc của chất lỏng: không chuyển động hỗn loạn như thể khí; không thể giữ các phân tử ở vị trí xác định như thể rắn được mà dao động xung quanh các vị trí cân bằng nhưng không cố định mà di chuyển.

Cấu trúc của chất khí:  Các phân tử ở xa nhau. Lực tương tác các phân tử rất yếu nên các phân tử chuyển động vô cùng hỗn loạn nên chất khí không có hình dạng và thể tích riêng. 

Hoạt động 2: Hãy giải thích các đặc điểm sau đây của thể khí, thể rắn, thể lỏng.

a) Chất khí không có hình dạng và thể tích riêng, luôn chiếm toàn bộ thể tích bình chứa và có thể nén được dễ dàng.

b) Vật ở thể rắn có thể tích và hình dạng riêng, rất khó nén.

c) Vật ở thể lỏng có thể tích riêng nhưng không có hình dạng riêng.

Đáp án chuẩn:

a) Vì lực tương tác giữa các phân tử khí yếu, khoảng cách các phân tử xa nhau, chuyển động hỗn loạn mọi phía.

b) Vì các nguyên tử, phân tử chất rắn ở gần nhau, lực tương tác mạnh, giữ chúng ở vị trí xác định và chỉ dao động xung quanh các vị trí cân bằng xác định.

c) Vì lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng > lực tương tác giữa các phân tử chất khí các phân tử không chuyển động ra xa.

Lực này < lực tương tác giữa các phân từ chất rắn Không ở vị trí cân bằng xác định như chất rắn chỉ dao động xung quanh các vị trí cân bằng nhưng không cố định mà di chuyển.

III. SỰ CHUYỂN THỂ

Câu hỏi: Tại sao khi bay hơi nhiệt độ của chất lỏng giảm?

Đáp án chuẩn:

Các phân tử ở gần bề mặt chất lỏng chuyển sang chất khí khi nó nhận được năng lượng từ môi trường. Năng lượng này lấy từ các phân tử còn lại trong chất lỏng nên nhiệt độ của chất lỏng giảm.

Hoạt động 1: Hãy dựa vào đồ thị ở Hình 1.5 để mô tả sự thay đổi nhiệt độ của nước khi được đun từ 20 tới khi sôi.

Đáp án chuẩn:

- Đoạn AB là nhiệt độ tăng 20℃100℃.

- Đoạn BC là nhiệt độ giữ nguyên 100℃.

Hoạt động 2: Khi nước đang sôi thì năng lượng mà nước nhận được từ nguồn nhiệt có được chuyển hoá thành động năng của các phân tử nước không? Tại sao?

Đáp án chuẩn:

Có. Bởi vì: Nước đang sôi, nhiệt độ nước không đổi, nhiệt lượng bếp cung cấp lúc này dùng để biến thể lỏng sang thể hơi và không làm tăng nhiệt độ của nước.

Hoạt động 1: Tại sao chất rắn kết tinh khi được đun nóng có thể chuyển thành chất lỏng?

Đáp án chuẩn:

Chất rắn kết tinh liên kết với nhau chặt chẽ và đều có nhiệt độ nóng chảy hoặc đông đặc riêng xác định. Cung cấp năng lượng đủ lớn làm thắng lực liên kết các phân tử thì nó chuyển từ rắn sang lỏng.

Hoạt động 2: 

a) Hãy dựa vào Hình 1.7 để mô tả quá trình nóng chảy của chất kết tinh.

b) Giải thích tại sao khi đang nóng chảy, nhiệt độ của chất rắn kết tinh không tăng dù vẫn nhận được nhiệt năng. Năng lượng mà chất rắn kết tinh nhận được lúc này dùng để làm gì?

Đáp án chuẩn:

a) (a) nhiệt độ kết tinh của chất rắn tăng lên, (b) nhiệt độ ổn định, (c) nhiệt độ tăng đến khi nóng chảy hết.

b) Vì nhiệt năng lúc này được dùng để phá vỡ liên kết giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể của chất rắn và một phần khác để cung cấp động năng cho các phân tử, giúp chúng di chuyển tự do hơn.

Năng lượng dùng để phá vỡ cấu trúc tinh thể và cung cấp động năng cho các phân tử.

Em có thể: 

- Giải thích được sự khác nhau giữa các thể của chất và cơ chế của sự chuyển thể.

- Tìm hiểu và trình bày được vai trò của sự chuyển thể đối với cuộc sống con người như vòng tuần hoàn nước, công nghệ đúc,...

Đáp án chuẩn:

+ Chất ở thể rắn: hình dạng cố định, khó bị nén vì các nguyên tử, phân tử ở gần nhau, lực tương tác giữa chúng rất mạnh nên giữ chúng ở vị trí xác định và chỉ có thể dao động xung quanh các vị trí cân bằng xác định này 

+ Chất ở thể lỏng: hình dạng của vật chứa chất lỏng, khó bị nén. Lực tương tác các phân tử chất lỏng lớn hơn lực tương tác các phân tử chất khí nên giữ chúng không chuyển động xa nhau.. Nhưng chưa đủ lớn giống chất rắn để giữ các phân tử ở vị trí xác định. Nên các phân tử ở thể lỏng dao động xung quanh các vị trí cân bằng, nhưng những vị trí này không có định mà di chuyển.

+ Chất ở thể khí có hình dạng theo vật chứa, không có hình dạng cố định, dễ bị nén vì lực liên kết giữa các phân tử chất khí rất yếu, chuyển động hỗn loạn không ngừng.

- Cơ chế của sự chuyển thể: Sự chuyển thể giải thích bằng sự hoá hơi, sự sôi, sự nóng chảy.

- Vai trò: nước lỏng làm lạnh chuyển thành đá giúp cho mùa hè đỡ nóng….