Ознакомление с содержанием раздела "Молекулярная физика" в базовой и профильной школе. Выполнение демонстрационных опытов "Механическая модель броуновского (хаотического, теплового) движения молекул", "Диффузия газов и жидкостей", страница 7

Рис. 16

          2. Для демонстрации кипения воды при повышенном дав­лении собирают установку по рисунку 16.

Металлическую трубку укрепляют на штативе в наклон­ном положении и направляют ее вдоль демонстрационного стола. В отверстие резиновой пробки плотно вставляют термо­батарею, соединенную с гальванометром. На пробку надева­ют плоскую резиновую шайбу так, чтобы образовалась конусообразная

воронка, предохраняющая руку от нагревания паром.

После такой подготовки наливают в трубку воду и нагре­вают ее спиртовкой. Когда вода закипит, что видно по выхо­дящему из трубки пару, вносят внутрь трубки термобатарею, не закрывая трубку пробкой. По гальванометру убеждаются, что вода кипит приблизительно при 100°.

Затем, придерживая одной рукой лапку штатива, другой осторожно закрывают трубку пробкой. Одновременно обращают внимание учащихся на гальванометр; он показывает увели­чение температуры кипящей воды. Через несколько секунд сно­ва открывают пробку и наблюдают, как при этом из трубки с шумом вырывается пар (повышенное давление) и гальванометр опять показывает прежнюю температуру 100°С.

Опыт идет довольно быстро, и, чтобы все учащиеся увидели показываемое явление, демонстрацию следует повторить.

Дополнительные опыты.

1.  Демонстрация диффузии.

Собирается такая же установка, как для демонстрации модели броуновского движения, только вместо модели броуновского движения берется стеклянная ванночка с теплой водой. Если бросить в воду крупинку марганцовокислого калия, то на экране хорошо видно, как пятно от нее расплывается во все стороны.

Если предварительно разделить ванночку на две части перегородкой (например, при помощи пластилина) и наполнить одну часть горячей ( 60-70 ⁰С), а другую – холодной водой, то на экране можно наблюдать диффузию при различных температурах. Ученики легко убеждаются, что в ванночке с горячей водой диффузия протекает быстрее, чем в ванночке с холодной водой.

Аналогично можно сравнить скорости диффузии различных веществ.

2.  Диффузия паров брома в воздухе.

На дно высокого стеклянного цилиндра аккуратно, с помощью стеклянной трубки опускают несколько капель брома.

Цилиндр плотно закрывают стеклянной пластинкой, чтобы удушливые пары брома не выходили наружу. На фоне экрана по окрашиванию воздуха в цилиндре наблюдают, как пары брома диффундируют вверх.

Закончив опыт, в цилиндр наливают воду: она хорошо растворяет пары брома.

3.  Диффузия через пористую перегородку.

Свежее яйцо освобождают от со­держимого через отвер­стие, сделанное на узком конце. В это отверстие вставляют стеклянную труб­ку и укрепляют ее с помо­щью пластилина. Свободный конец трубки погружают в стакан с водой (см. рис.17).Сверху скорлупу накрывают опрокинутой стеклянной банкой, и под «колокол» пускают легкий газ или подогретый воздух. Чтобы направить теплый воздух, нужно сделать из плотной бумаги    конусообразную трубку и вблизи ее широ­кого конца поставить горя­щую свечу.) Происходит диффузия: молекулы легко­го газа или подогретого воздуха проникают через поры   внутрь   скорлупы, вследствие этого давление в ней увеличивается, и жидкость в трубке опускается.

Чтобы подчеркнуть роль пор в процессе диффузии, повторяют опыт, но исполь­зуют другую скорлупу — окрашенную плотной кра­ской или покрытую слоем жира. Видно, что диффузия прекращается.     Попутно можно пояснить, почему «освященные»  пасхальные крашеные яйца длительное время не портятся.

Если использовать теплый воздух разной степени подогретости, то можно обра­тить внимание учащихся на зависимость скорости диф­фузии от температуры.

4.  Диффузия твердых тел.

На стеклянную пластинку помещают небольшой кристаллик йода и заливают его расплавленным парафином, который быстро затвердевает.

Через несколько дней можно наблюдать, как парафин около кристаллика йода окрашивается в коричневый цвет. Чтобы показать учащимся наглядную картину процесса диффузии, нужно проделать такой опыт дважды, один раз за неделю до урока, другой раз – накануне урока. Результаты опыта можно показать всему классу, спроектировав обе пластинки на экран с помощью эпидиаскопа.