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 rút gọn:

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

Khi tº < 0ºC, nước ở trạng thái rắn vì nhiệt độ càng cao các phân tử chuyển động chậm hơn, làm các phân tử ở gần nhau hơn, lực tương tác giữa các phân tử chất rắn sẽ rất mạnh nên giữ các phân tử này ở vị trí xác định và chúng chỉ dao động xung quanh các vị trí cân bằng xác định. 

Khi tº > 100℃, nước ở trạng thái hơi vì nhiệt độ cao các phân tử chuyển động càng nhanh, làm các phân tử ở xa nhau hơn, lực tương tác giữa các phân tử sẽ rất yếu nên chuyển động hoàn toàn hỗn loạn.

Khi tº < 100℃ và tº > 0℃, nước ở trạng thái lỏng vì lực tương tác các phân tử thể lỏng lớn hơn lực tương tác thể khí nên nó không chuyển động  hỗn loạn như thể khí và lực tương tác các phân tử ở thể lỏng nhỏ hơn lực tương tác các phân tử thể khí nên nó không thể giữ các phân tử ở vị trí xác định như thể rắn mà sẽ dao động xung quanh các vị trí cân bằng nhưng không cố định mà di chuyển.

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 

Mô hình động học phân tử xây dựng trên quan điểm đó là: 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?

Giải rút gọn:

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

Hình ảnh 1.1 và 1.2, ta thấy được hướng chuyển động của các hạt phấn hoa dưới tác động của phân tử nước vô cùng hỗn loạn, đi về các phía khác nhau.

b) Chứng tỏ thí nghiệm của Brown khi nhiệt độ của nước càng cao thì các phân tử nước chuyển động càng nhanh: Em 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.

Giải rút gọn:

Ví dụ : Giữa các phân tử có lực hút: cho hai giọt nước tiếp xúc nhau thì thấy hai giọt nhập làm một giọt.

Giữa các phân tử có lực đẩy: 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.

Giải rút gọn:

Mô tả: 

- Khoảng cách:

+ Hình a (thể khí) các phân tử khoảng cách xa nhau, sắp xếp không có trật tự. 

+ Hình a (thể rắn) các phân tử khoảng cách gần nhau, sắp xếp có trật tự. 

+ Hình a (thể lỏng) các phân tử khoảng cách vừa phải, sắp xếp không trật tự.

- Chuyển động:

+ Hình a (thể khí) các phân tử chuyển động hỗn loạn, không theo trật tự nào cả. 

+ Hình a (thể rắn) các phân tử chyển động chậm, có trật tự, dao động xung quanh một vị trí xác định.

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

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: 

- Lực tương tác các phân tử (thể lỏng) > lực tương tác các phân tử (thể khí)

  không chuyển động hỗn loạn như thể khí.

- Lực tương tác các phân tử (thể lỏng) < lực tương tác các phân tử (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.

Giải rút gọn:

a) Vì lực tương tác giữa các phân tử khí yếu, khoảng cách các phân tử xa nhau, chuyển động hỗn loạn mọi phía Chất khí không có hình dạng xác định và thể tích riêng, chiếm toàn bộ thể tích bình chứa và nén được dễ dàng.

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

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 nhauchất lỏng có thể tích riêng xác định.

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 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 rút gọn:

Ví dụ: Chậu nước không đậy kín và nước trong chậu cứ cạn dần 

Giải thích: 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 (vì các phân tử chuyển động hỗn loạn va chạm, truyền năng lượng cho nhau) 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.

Giải rút gọn:

Hình 1.5: 

- 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?

Giải rút gọn:

Vì:Nguồn nhiệt chuyển hoá thành động năng của các phân tử nước.

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?

Giải rút gọn:

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.

Ví dụ: đá đun nóng thành nước lỏng. Vì đá tan chảy ở nhiệt độ > 0℃. 

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?

Giải rút gọn:

a) Hình 1.7: (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 mà chất rắn kết tinh nhận được lúc này 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 rút gọn:

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

+ 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: các chất ở thể rắn khi nóng lên chuyển sang thể lỏng, từ lỏng sang khí và ngược lại thì các chất khí khi lạnh đi chuyển sang lỏng rồi từ lỏng sang rắn. 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 bức, thuỷ tinh ở nhiệt độ thích hợp chuyển từ rắn sang lỏng giúp dễ tạo hình, để làm bình thuỷ tinh,…