Đáp án Vật lí 12 kết nối Bài 1: Cấu trúc của chất. Sự chuyển thể

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.

Hướng dẫn chi tiết:

Nhắc lại những kiến thức đã học về cấu tạo chất:

+ 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 về một chất lại có thể tồn tại ở các thể khác nhau: Nước có các trạng thái là rắn, lỏng, khí. 

* Khi nhiệt độ < 0ºC: nước sẽ tồn tại ở trạng thái rắn. Bởi vì:

+ Khi nhiệt độ càng thấp thì các phân tử càng chuyển động chậm hơn, các phân tử sẽ ở gần nhau hơn, lực tương tác giữa các phân tử chất rắn rất mạnh.

Giữ được các phân tử này ở vị trí xác định và chỉ có thể dao động xung quanh các vị trí cân bằng xác định này. 

* Khi nhiệt độ > 100℃: nước sẽ tồn tại ở trạng thái hơi (khí). Bởi vì:

+ Nhiệt độ cao thì các phân tử chuyển động càng nhanh, làm cho các phân tử ở xa nhau hơn, lực tương tác giữa các phân tử trở nên rất yếu.

Các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn.

* Khi nhiệt độ ở < 100℃ và > 0℃: nước sẽ tồn tại ở trạng thái lỏng. Bởi vì:

+ Lực tương tác giữa các phân tử ở thể lỏng lớn hơn lực tương tác giữa các phân tử ở thể khí.

Các phân tử không chuyển động hỗn loạn như thể khí.

+ Lực tương tác giữa các phân tử ở thể lỏng cũng nhỏ hơn lực tương tác giữa các phân tử ở thể khí.

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 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?

Hướng dẫn chi tiết:

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 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?

Hướng dẫn chi tiết:

a) Thí nghiệm của Brown được coi là một trong những thí nghiệm chứng tỏ các phân tử chuyển động hỗn loạn, không ngừng những bởi vì các phân tử, nguyên tử luôn luôn chuyển động hỗn loạn không ngừng tới mọi phía.

Nhìn hình ảnh phía bên dưới, ta có thể thấy được hướng chuyển động của các hạt phấn hoa dưới tác động của phân tử nước đều hỗn loạn không ngừng, đi về mọi phía.

Hình 1.1, các phân tử nước đang va chạm với hạt phấn hoa.

Hình 1.2, quỹ đạo chuyển động của hạt phấn hoa rất lung tung, không có một chiều hướng cụ thể nào cả.

b) Để để chứng tỏ  thí nghiệm của Brown  khi nhiệt độ của nước càng cao thì các phân tử nước chuyển động càng nhanh ta có thể làm như sau:

- Ta đun sôi các hạt phấn hoa trong nước.

- Rồi lấy một giọt nước khi đun sôi xong quan sát dưới kính hiển vi.

- So sánh với các hạt phấn hoa trong nước khi chưa đun sôi

- Ta đun sôi các hạt phấn hoa trong nước.

- Rồi lấy một giọt nước khi đun sôi xong quan sát dưới kính hiển vi.

- So sánh với các hạt phấn hoa trong nước khi chưa đun sôi

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

Hướng dẫn chi tiết:

Hiện tượng thực tế chứng tỏ giữa các phân tử:

- Giữa các phân tử có lực hút là: cho hai giọt nước tiếp xúc nhau thì chúng sẽ bị lực hút nhập làm một giọt.

- Giữa các phân tử có lực đẩy là: chúng ta rất khó 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Mô tả sơ lược về cấu trúc của chất rắn, chất lỏng, chất khí: 

- Khoảng cách: 

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

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

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

- Chuyển động: 

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

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

+ Hình a (thể lỏng): 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: 

+ Các phân tử ở gần nhau (khoảng cách giữa các phân tử chỉ vào cỡ kích thước của chúng). 

+ Lực tương tác giữa các phân tử chất rắn rất mạnh nên giữ được các phân tử này ở các vị trí xác định và làm cho chúng chỉ có thể dao động xung quanh các vị trí cân bằng xác định này. 

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 ở thể khí nên nó không chuyển động  hỗn loạn như thể khí.

+ Lực tương tác các phân tử ở thể lỏng cũng nhỏ hơn lực tương tác các phân tử ở thể khí nên nó không thể giữ các phân tử ở những vị trí xác định như thể rắn.

Nó sẽ 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 (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. 

Chất khí không có hình dạng và thể tích riêng. 

Chất khí chiếm toàn bộ thể tích của bình chứa và có thể nén được dễ dàng.

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.

Hướng dẫn chi tiết:

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 bởi vì:

- Lực liên kết giữa các phân tử chất khí rất yếu.

- Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng.

Vậy chất khí có thể 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 bởi vì:

 - Các nguyên tử, phân tử có khoảng cách rất gần nhau.

- Lực tương tác giữa các nguyên tử, phân tử rất mạnh.

 Nên giữ được các nguyên tử, phân tử này ở vị trí xác định và làm cho chúng chỉ có thể dao động xung quanh các vị trí cân bằng xác định này.

 Vậy các vật ở thể rắncó thể tích và hình dạng riêng, rất khó nén.

c) Vật ở thể lỏng có thể tích riêng nhưng không có hình dạng riêng bởi vì:

 - Lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng lớn hơn lực tương tác giữa các nguyên tử, phân tử chất khí.

Giữ được các nguyên tử, phân tử không chuyển động phân tán ra xa nhau. 

Chất lỏng có thể tích riêng xác định. 

- Lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng chưa đủ lớn giống chất rắn để giữ các phân tử ở những vị trí xác định được. 

Các phân tử ở thể lỏng cũng dao động xung quang các vị trí cân bằng, nhưng những vị trí này không có định mà di chuyển.

Chất lỏng không có hình dạng riêng.

Vậy chất lỏng có thể tích riêng xác định và không có hình dạng riêng.

III. SỰ CHUYỂN THỂ

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

Hướng dẫn chi tiết: