Látka a těleso

Jak se svět mění
Jak fyzik zkoumá
Obory fyziky
Těleso
Druhy těles   
Látka
Skupenství
Změny skupenství
 - Pevné látky
 - Kapaliny
 - Plyny, Užití plynů
Atomy a molekuly     
Pohyb částic
Uspořádání částic
Vlastnosti částic jednotlivých skupenství
 - pevné
 - kapalné
 - plynné
Atom

Jak se svět mění

  dříve dnes
svícení louče, svíčka žárovka, zářivka…
zábava živá kapela (občas) TV, přehrávače, internet, kino…
cestování pěšky, kůň, povoz auto, bus, vlak, letadlo
zprávy ústně, posel TV, rádio, noviny, internet
práce   ručně jeřáb, bagr, kombajn
strava vlastní vypěstovaná = jednotvárná   vše lze koupit = pestrá (dožíváme se vyššího věku)

Lidé pozorovali věci kolem sebe a zjišťovali, jak fungují.
Vědec - zkoumá přírodní jevy.
Věda - práce vědce (objevy, vynálezy).

Úkol: slovy ANO, NE doplň do tabulky, jak dlouho svět užívá tyto vynálezy:

    užíváno od roku     užíváno 30 let (rodiče)     užíváno 50 let (prarodiče)    užíváno 100 let  
TV vysílání (u nás v ČR)        
kosmická raketa          
žárovka        
stolní počítač        
mobilní telefon        
internet + www stránky          

Jak fyzik zkoumá

Fyzika zkoumá chování neživých předmětů kolem nás.
O dějích zjišťuje jak fungují a proč tak probíhají.

Ukázky:

  1. Kouzelná krabice: krabice posunutá daleko přes okraj stolu nespadne na zem (Proč?)
  2. Poslušná kostka; provrtaná dřevěná kostka se na hladkém vlasci sama zastaví kdykoliv jí poručím (Proč? Nakresli.)
  3. Papír na kusu železa nad plamenem nehoří.
  4. Tajemné Kindervejce klesne ve vodě. Po nasypání „tajemné“ látky (sůl) vyplave k hladině.
  5. Kulička projde kruhovým otvorem, po zahřátí nad plamenem se do otvoru už nevejde.

Obory fyziky

Fyzika byla původně nauka o celé přírodě (physis [fyzis] = přírodní).
Dnes zkoumá jevy neživé přírody.

Fyziku se učíme proto, abychom věděli, jak co v přírodě funguje.

Mechanika - nauka o klidu a pohybu těles (let míče, rovnováha akrobata …).

Termika - nauka o tepelných jevech (tání, ohřev …).

Elektřina a magnetismus - nauka o elektrických a magnetických jevech (blesk, elektromotor …).

Optika - nauka o světelných jevech (duha, brýle …).

Jaderná fyzika - nauka o (jádru) atomu a využití energie atomů (jaderná elektrárna, bomba …).

Akustika - nauka o šíření zvuku (ozvěna, kytara …).

Astronomie - nauka o kosmických tělesech a jejich chování (pohyb a složení kosmických těles, děje ve vesmíru).

Úkol: interaktivně přiřaď.

Těleso

Tělesa = předměty kolem nás (věc, člověk, živočich, rostlina).

Např: rohlík, láhev limonády, nafouknutý balónek, spolužák …

Těleso vždy má nějaký TVAR (lze jej nakreslit).

PŘ: Voda není těleso, voda v láhvi je těleso.

Některá tělesa se skládají z menších těles (auto - součástky).

Lze nakreslit tělesa: míč, kladivo, skleněná deska, vzduch v láhvi, krabice, voda ve sklenici, auto, květina

Tělesa se od sebe liší velikostí, tvarem, barvou, hmotností, teplotou,… = vlastnosti těles.
Fyzika zkoumá vlastnosti těles a jejich pohyb.

Druhy těles

Mikroskop - zkoumá malá tělesa (biolog, kriminalista…).
Dalekohled - zkoumá vzdálená tělesa (voják, námořník, astronom, Hubbleův teleskop).

Látka interaktivní výuka

Látka = materiál, ze kterého jsou tělesa (železo, mléko, pára …).
Látka nemá tvar ani velikost.
Některou látku tvoří směs jiných látek (kakao = mléko+kakaový prášek …)

Úkol: Doplň tabulku:

látka  jak se získává 
dřevo  
sklo  
plasty  
železo  
písek  
cihla  
sůl  
kámen    
zlato  

DÚ: Kartička L, T (látka, těleso).

Skupenství interaktivní výuka

Koloběh vody: z moře a pevniny -> vypaření -> mraky -> srážky (déšť, sníh…) -> řeka -> moře, rybník (vid).
Látka se může nacházet ve skupenství:
- pevném (led, sníh)
- kapalném (voda)
- plynném (pára)

Vodní pára není vidět.
Mlha, mrak, vydechovaný "obláček" z úst v zimě - není to pára, ale malé kapičky vody.

Změny skupenství

Za normálních podmínek (20°C) je:
železo, zlato, sklo, cín, olovo - pevná látka
voda, alkohol, benzin - kapalná látka
vzduch, kyslík, helium - plynná látka

Při vyšších nebo nižších teplotách mohou být látky jiném skupenství.
Látky většinou mění skupenství:

pevná látka <–> kapalina <–> plyn
nízká teplota       vysoká teplota

 

led   voda   pára
|––––––––––––– –––||––– –––––––––––––– –––||––– –––––––––––––– |
pevné 0°C kapalné 100°C plynné

 

   železo (pevné)   tekuté železo   páry železa
|––––––––––––– –––||––– –––––––––––––––– –––||––– –––––––––––––– |
pevné 1540°C kapalné 2750°C plynné

 

vosk (tuhý)   tekutý vosk   páry vosku
|––––––––––– –––||––– –––––––––––––––– –––||––– –––––––––––––– |
pevné 50°C kapalné 300°C plynné

Skupenství látek závisí na teplotě.

ZAJÍMAVOST: při -200°C je:
alkohol, rtuť, nafta, benzin - pevná látka
vzduch, kyslík - tekutá látka
při 1000°C je:
tekuté: olovo, hliník, stříbro, zlato…
pára: rtuť, zinek, síra…

-273,15°C = absolutní nula, tj. nejnižší možná teplota ve vesmíru

  dusík (pevný)   tekutý dusík   dusík - plyn
     |––––– ––––––––––––– –––||––– –––––––––––––––– –––||––– –––––––––––––– |
-273,15°C pevné -210°C kapalné -196°C plynné

Ukázka: tavení olova

Pevné látky

stavby: dřevo, kámen, beton, železo, asfalt
dopravní prostředky: železo, hliník, plast, guma
vedení elektrického proudu: kovy (železo, hliník, měď, cín, zlato)
kryty zařízení, nástrojů - plast, dřevo

Tělesa z pevných látek nemění svůj tvar. Změnu tvaru způsobí až dostatečně velká síla.
Vlastnosti pevných látek

Vlastnosti látky lze měnit (např. zahřátím).

Ukázky: , zahřátí jehly, řezání skla, porovnání tvrdosti vrypem, přelomení drátu ohýbáním.

Úkol: Napiš, příp. prezentace:
1. Jaký známe nejtvrdší materiál (v přírodě)?
2. Jak se získává?
3. Kde na Zemi?
4. Na co se používá?

Kapaliny video

- voda - pití, hygiena, výroba elektřiny, zábava
- benzin - pohon vozidel, čistidlo
- olej - vaření, mazání
- mléko - pití, výroba pokrmů
- líh (alkohol) - pití, čistidlo

Vlastnosti kapalin:

Ukázka: karteziánek, NEstlačení vody stříkačkou.

Plyny

Všechny plyny jsou:
- stlačitelné: pneumatiky, nádoby ("bomby") na stlačený plyn (vaření, topení, dýchací přístroje…)
- rozpínavé: uchází duše, "roste" meteorologický balón, pérování (Citroen, náklaďák)…

Díru v duši kola najdeme při jejím ponoření do vody (duši nafoukneme).

Vzduch = směs plynů (dusík, kyslík, oxid uhličitý, vodní pára,…)

Ukázka: vzduch ve skleničce pod vodou, pád kornoutů

Užití plynů

Ukázka: přelij vzduch do druhé skleničky pod vodou.

Vodík - lehčí, než vzduch (náplň vzducholodí), ale HOŘÍ, výbušný - (vzducholoď Hindenburg vid1,vid2)
Hélium - lehčí, než vzduch (náplň balónků)
Zemní plyn = přírodní hořlavý plyn, těží se ze země (jako ropa)
- na vaření, topení
- bez barvy a zápachu - přidávají se do něj zapáchající příměsi, aby byl cítit (kdyby unikal)

Oxid uhličitý
- produkt hoření, vydechují jej živočichové
- bez barvy a zápachu
- těžší, než vzduch, zabraňuje hoření
- bublinky v nápojích (minerálka, limo, pivo…)

Ukázka: CO2 nalitý z láhve uhasí svíčku.

Kyslík (součást vzduchu): - nutný k dýchání, hoření
- tam, kde není, člověk jej bere s sebou: potápěčský zvon, bomby potápěčů, raketa
- vhánění vzduchu zvýší hoření (foukání do ohně, kovářský měch…) - tavení železa
- uvolňuje se z rostlin

Ukázka: Je ve skleničce kyslík?

Propan-butan - hořlavý (turistické vařiče, palivo pro auta LPG) bomby

Acetylen - s kyslíkem tvoří žhavý plamen - sváření ("autogen").

 

 skupenství   látka např:   těleso např:   mění 
pevné dřevo prkno -
kapalné voda voda ve sklenici tvar
plynné vzduch  vzduch v této místnosti    tvar, objem  

Plyn koná práci

Parní stroj - pára z kotle posunuje píst (lokomotiva).
Stlačený vzduch - nafoukne pneumatiku, pohání sbíječku, pneumatické kladivo, pérování Citroen, vzduchovka
POZOR: Stlačený plyn uchováváme v ocelové láhvi ("bombě"). vařič


Atomy a molekuly obrázek

Všechna tělesa (hřebík, hruška, já…) jsou složena z atomů.

Látky lze dělit (drcení, řezání, rozstříknutí kapaliny …)
Átomos (řec.) = nedělitelný.

Atom je maličký, je vidět jen speciálním  elektronovým mikroskopem (obr).
Známe 120 druhů atomů.

Znát:

H -vodík      Fe -železo
O -kyslík Cu -měď
Na -sodík Au -zlato
Cl -chlór N -dusík
C -uhlík S -síra

Úkol: podle seznamu prvků (FY tabulky) uveď užití prvků, které znáš.


Molekula = pevné spojení 2 či více atomů do skupiny.

    atom:        molekula:

Molekula vody: H2O

Úkol: z jakých atomů se skládá: NaCl  - sůl        O2  - kyslík   (molekula)
  CO2  - oxid uhličitý   O3  - ozón      –  |  |  –
  CO  - oxid uhelnatý   N2  - dusík     –  |  |  –
  H2SO4  - kyselina sírová   H2  - vodík     –  |  |  –
  H2O2  - peroxid vodíku      

Látky tvořené jen z atomů: např. kovy (železo, měď, hliník…), tuha…
Látky složené z molekul (většina): voda, vzduch, dřevo, plast…

Atomy nemají barvu, vůni, teplotu…

Atomy se stále pohybují (kmitají).
Zahřátí -> atomy kmitají rychleji, ochlazení -> pomaleji (samy nejsou "teplejší"!).
Rozkmitání atomů (broušení…) -> ohřátí tělesa.

Tření dlaní->rozkmitání molekul kůže.

Nejsou teplé či studené atomy. Jsou jen atomy kmitající více, nebo méně.


Pohyb částic (všechna skupenství)

Všechny částice se stále neuspořádaně pohybují.
-
kmitají na místě (pevné látky)
- kmitají a ještě "cestují" látkou (kapaliny a plyny - díky nárazům okolních částic).

Kmitající molekuly vody bouchají do částic čaje - "rozstrkají" je do celé kapaliny.

Nazýváme to Brownův pohyb.

Částice jedné kapaliny (plynu) pronikají mezi částice druhé kapaliny (plynu): voňavka, rozpuštění např. cukru, čaje ve vodě, šíření zápachu…
Toto pronikání částic nazýváme DIFUZE.
Čím vyšší teplota, tím více částice kmitají.
Nejnižší možná teplota: -273 °C (např. v mezihvězdném prostoru, kometa…), na Slunci v jádře až 15 milionů °C.

Video - pohyb částic kapaliny (natočeno v British Muzeum), difuze na youtube .


Uspořádání částic (pevných látek)

Krystal = pravidelně uspořádané atomy pevné látky (křemen, sůl, diamant …).

Odkazy: tvary krystalů, obrázky krystalů, největší krystaly,

Krystalická látka: částice má uspořádány v krystalické mřížce (pravidelně) - např. železo, sůl, křemen, diamant (sur), sníh, cukr, led

Vznikají:
- pomalým tuhnutím kapaliny (led)
- vypařováním vody z roztoku (sůl z mořské vody)
- ztuhnutím páry (jinovatka, námraza na okně, vločky,_,_)

Amorfní (beztvará) látka: částice jsou umístěny nepravidelně (nahodile) - např. vosk, asfalt, guma, sklo, plast, pryskyřice (jantar)

- vzniká např. při rychlém tuhnutí kapaliny
- napřed změkne, pak postupně taje - nemá přesnou teplotu tání obr

Úkol: připrav krystaly soli.

Návod: do vody ve sklenici přidávej sůl tak dlouho, dokud se rozpouští. Kapalinu pak slij do misky, přikryj papírem a nech na klidném místě vypařovat (~týden a více).


Vlastnosti částic jednotlivých skupenství

LED - molekuly:

Voda - molekuly:

Zajímavosti: voda v beztíži

Vodní pára - molekuly:

UKÁZKA: "suchý led" jako tekutý plyn: 1, 2, 3, 4

Tabulka s vlastnostmi skupenství.


Chemický prvek = látka ze stejných atomů (např. železo, kyslík, rtuť, hliník …).

Značky prvků známe: kyslík O, dusík N, vodík H, uhlík C, železo Fe, zlato Au …

Prvky jsou seřazeny v Periodické tabulce prvků (118 druhů atomů).

Video: periodická tabulka (nezkresl. věda)

Atom obrázky

Části atomu:

POZN: Částice nabitá  +  přitahuje částici nabitou .

IONT je atom, kterému vezmeme (či přidáme) e
Počet p+ ani n0 nelze měnit.
PŘEDSTAVA: Atom je 100000× větší, než jeho jádro.