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.

Giải nhanh:

- Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử.

- Các phân tử chuyển động không ngừng.

- Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao.

Ví dụ : Nước có ba trạng thái là rắn, lỏng, khí. 

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 nhanh:

Quan  điểm 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.

1. 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?

2. 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?

Giải nhanh:

1. Vì những phân tử, nguyên tử luôn luôn chuyển động hỗn loạn không ngừng tới mọi phía.

Từ  hình ảnh trên, hướng chuyển động của các hạt phấn hoa dưới tác động của phân tử nước đều hỗn loạn không ngừng

Cho các hạt phấn hoa vào nước ấm hoặc đun nước đã chứa các hạt phấn hoa để tăng nhiệt độ của nước và quan sát qua kính hiển vi. và quan sát qua kính hiển vi

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

Giải nhanh:

Ví dụ : Hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã được mài nhẵn tiếp xúc với nhau thì chúng hút nhau, khi hai mặt không được mài nhẵn thì chúng không hút nhau.

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.

Giải nhanh:

Mô tả: 

- Khoảng cách: Hình a của thể khí các phân tử có khoảng cách xa nhau, và sắp xếp không có trật tự. 

- Chuyển động: Hình a của thể khí thì các phân tử chuyển động vô cùng hỗn loạn, không theo một trật tự nào cả.

 Hình a của thể rắn thì các phân tử chyển động chậm, có trật tự và chỉ dao động xung quanh một vị trí xác định. 

Hình a của thể lỏng thì các phân tử chuyển động vừa phải, nó dao động quanh các vị trí cân bằng nhưng không cố định mà nó di chuyển.

Cấu trúc của chất rắn: Lực tương tác giữa các phân tử chất rắn rất mạnh nên giữ được các phân tử chất rắn rất mạnh nên giữ được các phân tử này ở các vị trí xác định  nên các vật rắn có thể tích và hình dạng riêng xác định.

Cấu trúc của chất lỏng: lực tương tác các phân tử ở thể lỏng lớn hơn lực tương tác nên nó không thể giữ các phân tử ở những vị trí xác định như thể rắn được mà nó sẽ dao động xung quanh các vị trí cân bằng 

Cấu trúc của chất khí:  các phân tử ở xa nhau (khoảng cách giữa các phân tử lớn gấp hàng chục lần kích thước của chúng).  Lực tương tác giữa các phân tử rất yếu nên các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn. 

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

1. 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.

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

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

Giải nhanh:

1. Vì lực liên kết giữa các phân tử chất khí rất yếu, chuyển động hỗn loạn không ngừng 

2. Các nguyên tử và phân tử trong chất rắn nằm gần nhau, lực tương tác mạnh giữ chúng ở vị trí cố định, chỉ dao động quanh vị trí đó.

c) Lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng lớn hơn chất khí, giữ chúng gần nhau nên chất lỏng có thể tích xác định. Tuy nhiên, lực này không đủ mạnh như trong chất rắn, khiến các phân tử dao động quanh các vị trí cân bằng di chuyển, làm chất lỏng không có hình dạng riêng.

III. SỰ CHUYỂN THỂ

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

Giải nhanh:

Ví dụ về sự bay hơi: Chậu nước không đậy kín sẽ cạn dần.

Giải thích: Các phân tử nước chuyển động, va chạm, truyền năng lượng cho nhau. Một số phân tử gần mặt thoáng có đủ động năng thoát ra khỏi mặt nước, trở thành hơi.

Đoạn AB là nhiệt độ tăng thì 20℃ đến 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?

Giải nhanh:

Khi nước sôi, nhiệt lượng từ nguồn nhiệt không làm tăng nhiệt độ của nước mà chuyển hóa thành động năng của các phân tử, giúp chúng chuyển từ thể lỏng sang thể hơi.

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

Chất rắn kết tinh là chất mà các hạt cấu tạo nên nó (phân tử, nguyên tử, ion) liên kết chặt chẽ ở thể rắn và có nhiệt độ nóng chảy hoặc đông đặc riêng xác định. Ví dụ: Đá tan chảy ở nhiệt độ > 0℃, nên nhiệt độ nóng chảy của đá là 0℃.

Hoạt động 2: 

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

2. 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?

Giải nhanh:

Nhìn vào hình 1.7 ta thấy được: giai đoạn a nhiệt độ kết tinh của chất rắn tăng lên, giai đoạn b là ổn định và giai đoạn c là tiếp tục tăng đến khi nóng chảy hoàn toàn.

b) Khi một chất rắn kết tinh đang nóng chảy, nó nhận nhiệt năng từ môi trường xung quanh, nhưng nhiệt độ không tăng. Nhiệt năng này dùng để phá vỡ các liên kết giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể, giúp các phân tử di chuyển tự do hơn. Năng lượng nhận được 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,...

Giải nhanh:

- Sự khác nhau giữa các thể của chất rắn, lỏng, khí là:

- Cơ chế của sự chuyển thể: các chất ở thể rắn khi nóng lên có thể chuyển sang thể lỏng, từ lỏng sang khí và ngược lại thì các chất khí khi lạnh đi có thể chuyển sang lỏng rồi từ lỏng sang rắn. Sự chuyển thể trên có thể giải thích bằng sự hoá hơi, sự sôi, sự nóng chảy.

- Vai trò của sự chuyển thể đối với con người: nước lỏng làm lạnh chuyển thành đá giúp cho mùa hè đỡ nóng bức, thuỷ tinh ở nhiệt độ thích hợp chuyển từ thể rắn sang lỏng giúp dễ tạo hình hơn, ứng dụng trong việc làm bình thuỷ tinh, nhôm từ thể rắn như lon bia, … đun nóng lên nhiệt độ thích hợp rồi đổ ra khuôn tạo hình chiếc xoong…..