Látka a těleso

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

Jak se svět mění

  dříve dnes
svícení louče, svíčka zářivka, LED dioda…
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).

DÚ: doplň tabulku:

vynález   užíván od roku     podrobnosti (název, jméno vynálezce, zařízení…)  
TV vysílání (u nás v ČR)    
kosmická raketa      
žárovka    
stolní počítač    
mobilní telefon    
internet + www stránky      

(návod: hledej “první stolní počítač”, “první vysílání TV ČR”)

Co myslíme výrokem "technikou se svět zmenšil"?
V čem se od nás dřívější lidé lišili?


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 …
Voda není těleso, voda v láhvi je těleso.

Těleso vždy má nějaký TVAR (lze jej nakreslit).

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

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

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…) elektr.
Dalekohled - zkoumá vzdálená tělesa (voják, námořník, astronom, hvězdárna, Hubbleův, Webbův teleskop).

Látka interaktivní výuka

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

(z látky je zhotoveno těleso)

PŘ: Guma (pryž): kaučuk + přísady

Úkol: Doplň tabulku:

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

DÚ: Kartička L, T (látka, těleso).


Uvedená slova si napiš do sešitu, nad každé dopiš buď "L" nebo "T" (látka, těleso): kakao, bonbón, benzin v nádrži, limonáda, rybník, šiška, ryba, kyslík, Země, láva, helium v balónku, mrak, led, kapka.
Upřesni (uveď příklad), kdy pokládáme za těleso a kdy za látku: čokoláda, kámen, limonáda, pivo, káva.

Skupenství interaktivní výuka

Koloběh vody: z moře a pevniny -> vypaření -> mraky -> srážky (déšť, sníh…) -> řeka -> moře, rybník (vid, kapka).
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.

Video: výklad skupenství


Změny skupenství


Látky většinou mění skupenství:

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

 

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

 

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

 

   cín (pevný)   tekutý cín   páry cínu
|––––––––––––– –––||––– –––––––––––––––– –––||––– –––––––––––––– |
pevné 232°C kapalné 2720°C plynné

 

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

 

   líh (pevný)   alkohol (líh) (kapalný)   páry lihu
|––––––––––––– –––||––– –––––––––––––––– –––||––– –––––––––––––– |
pevné –115°C kapalné 78°C plynné

 


Za normálních podmínek (20°C) je:
železo, zlato, sklo - pevná látka
voda, rtuť - kapalná látka
kyslík - plynná látka

Při vyšších nebo nižších teplotách mohou být látky v jiném skupenství.

ZAJÍMAVOST: na kometě při -273°C je kyslík, vodík - pevná látka
na Merkuru (při ~430°C) je tekuté: olovo, zinek…, pára: rtuť

-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 (neomezená vyšší teplota)

Ukázka: tavení olova


Kdy jsou kapalné  voda, vosk, železo?  (od-do)         voda 0°-100°C, vosk 50°-300°C, železo 1540°-2750°C
Kdy jsou plynné  líh, cín?  (od-do)                      líh 78°-neomez, cín 232°-neomez.
Kdy jsou pevné  dusík, voda, vosk?  (od-do)        dusík  -273° –  -210°C,  voda  -273-0°C,  vosk  -273-50°C
V jakém skupenství je při 300°C  cín, alkohol, voda?   cín K,  alkohol PL,  voda PL

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, přelomení drátu ohýbáním.


Tvrdost pevných látek

Tvrdší těleso udělá vryp do měkčího.
Mosazné těleso je tvrdší, než hliníkové.

Ukázky: řezání skla, porovnání tvrdosti vrypem
Dřevo-pila, železo-pilník, nůž soustruhu

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, ethanol) - 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


Kde v našem městě najdeme stlačený plyn? pneumatiky, dýchací přístroje hasičů, propanbutanové vařiče, sodastream
Z jakých plynů se skládá vzduch?
Koho vzduch brzdí? (když to chceme - nechceme) padák, auta, brzdící klapky letadla

Užití plynů

Ukázka: přelij vzduch do druhé skleničky pod vodou.

Vodík - lehčí, než vzduch (náplň vzducholodí), ale HOŘÍ, výbušný - (vzducholoď Hindenburg vid1-přist+požár,vid2)
Hélium - lehčí, než vzduch (náplň balónků, velkých balónů, vzducholodí)
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 (pozor ve sklepě), 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 v nádobě (potápěč, kosmonaut, hasič)                        potápěčský zvon, bomby , raketa-palivo
- vhánění vzduchu zvýší hoření (foukání do ohně, kovářský měch…) - tavení železa
- "vydechují" ho rostliny

Ukázka: Je ve skleničce kyslík? (svíčka)
VIdeo: budování plynovodu v ČR 26', těžba plynu na Sibiři 4'


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

Acetylen - s kyslíkem tvoří žhavý plamen - sváření, řezání ("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, model, wi).
Kompresor (~motorová pumpa) stlačí plyn (zaber méně místa).
Stlačený vzduch - nafoukne pneumatiku, zvedne auto
- pohání sbíječku a pneumatické kladivo
- pérování náklaďáků, Citroen
- vzduchovka
POZOR: Stlačený plyn uchováváme v ocelové láhvi ("bombě") - má silné stěny.

Vypiš plyny, které stlačujeme do tlakových láhví ("bomb") + užití toho plynu.


Atomy  obrázek

Všechna tělesa (tužka, já, vzduch kolem nás, Země, Slunce, vesmír…) jsou složena z atomů.

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

Atom je maličký, je vidět jen speciálním  elektronovým mikroskopem (obr). V jednom lidském vlasu je víc atomů než lidí na světě.
Známe 118 druhů atomů (period tabulka).

Znát:

Hydrogenium -vodík      Ferrum -železo
Oxygenium -kyslík Cuprum -měď
Natrium -sodík Aurum -zlato
Cl -chlór Nitrogenium -dusík
Carbonium -uhlík Sulfur -síra

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


Molekula

je 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.

Skript: phet: tvorba molekul, tvary

Kviz jméno->značka atomu


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.

Video - difúze (pom, vyš, niž tepl)
 pohyb částic kapaliny (natočeno v British Muzeum), difuze na youtube .


1. Vysvětli (napiš), co to je DIFUZE.
2. Uveď 3 příklady difuze v kapalině (vysvětli, co se tam děje)
3. Uveď 3 příklady difuze v plynu (vysvětli, co se tam děje)
4. Kdo se pohybuje Brownovým pohybem?
5. Uveď 2 příklady dějů, které probíhají díky Brownově pohybu.
6. Kmitají všechny částice?
7. Kmitají pořád?
8. Co se stane s částicemi tělesa, když těleso: a) zahřeji, b) ochladím?
9. Napiš 3 způsoby, jak rozkmitat atomy hřebíku.
10. Látky (3), ve kterých jsou atomy samotné (netvoří molekuly):
11. Látky (3), jejichž atomy se sdružují do molekul:

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 (alespoň ~2 týdny).
Ukázky krystalů: ZŠ Litvínovská:  I , II, Naica boraxový


Vlastnosti částic jednotlivých skupenství

LED - molekuly:

Voda - molekuly:

Zajímavosti: voda v beztíži


Vodní pára - molekuly:

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

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).

Wiki - tab
Video: periodická tabulka (nezkresl. věda)

Najdi v tabulkách značku jódu, draslíku, cínu a jejich teploty tání. Najdi názvy prvků se značkou Mg, Sb, P.

AtomAtom- složení obrázky phet

Části atomu:

Pořadí=číslo v periodické tabulce je POČET p+ (protonů) v jádře atomu.
1 p+ (proton) přitahuje vždy 1 e- (elektron). Proto je počet e- = počet p+.

POZN: Částice nabitá  +  přitahuje částici nabitou .

p+ a n0 jsou "těžké" vzhledem k "lehkému" e-.
PŘEDSTAVA: Atom je 100000× větší, než jeho jádro.

(od 10 cm velkého jádra by byly elektrony 10 km daleko)

Video: Co je atom?