§ 12. Які властивості у газів - Пізнаємо природу

• До змісту відповідей

Поясни, що відбувається після відкривання крана.

Молекули водню і кисню починають безладно рухатися та проникати в проміжки між частинками одне одного. Із часом обидва гази перемішуються і рівномірно заповнюють обидві сполучені посудини.

Як вдалося «побачити» дифузію у повітрі, адже воно невидиме?

Для цього використовують забарвлений газ (наприклад, бурий діоксид азоту) або пускають струмінь диму. Завдяки їхньому кольору та контрасту добре видно, як забарвлені частинки поступово змішуються з прозорим повітрям.

1. Порівняй властивості газів, рідин і твердих тіл.

2. Чи можна наповнити посудину газом наполовину?

Ні. Гази мають здатність безперервно розширюватися і заповнювати весь доступний об’єм. Навіть невелика порція газу рівномірно розподілиться по всій посудині.

3. Біля дошки однокласники почистили мандаринку. Як швидко запах почують учні на першій парті? На останній? Дослідіть, скільки часу запах поширювався класом.

Учні за першою партою відчують аромат майже одразу — за 5–10 секунд, оскільки вони сидять найближче до джерела запаху. До останньої парти молекули ефірної олії долинуть приблизно за 1–2 хвилини завдяки дифузії та слабким потокам повітря в кімнаті.

4. Чому дифузія у газах відбувається швидше за вищих температур?

Під час нагрівання швидкість руху молекул збільшується. Частинки швидше переміщуються в просторі та стрімкіше проникають у проміжки між іншими частинками.

5. Щоб підняти підводний човен на поверхню, у баластні цистерни закачують стиснене повітря. А який орган у риб регулює глибину занурення?

Плавальний міхур. Змінюючи об’єм газу всередині міхура, риба легко піднімається до поверхні або опускається на глибину.

6. Синю кульку наповнили повітрям, а зелену – гелієм. До ранку кулька, наповнена гелієм, частково здулася. Чому?

Частинки гелію набагато дрібніші за молекули азоту й кисню, з яких складається повітря. Тому гелій значно швидше просочується назовні крізь крихітні невидимі пори в гумовій оболонці кульки.

Зачаровані кульки
Тобі знадобиться: повітряні кульки зі щільної гуми (вони мають перламутровий відтінок), скотч, груба швацька голка або тонка спиця. Наклей шматочок скотчу на кульку. Проштрикни кульку голкою посередині шматка скотчу. Кульки з тонкої гуми краще проколювати на протилежному до отвору боці, бо в цьому місці гума найщільніша. Покажи дослід-фокус друзям, не розказуючи про скотч.

Хід виконання досліду:

1. Надуваємо кульку, зав’язуємо її та непомітно наклеюємо на бік невеличкий шматок прозорого скотчу, щільно притиснувши його пальцем.
2. Проколюємо кульку швацькою голкою точно в місці, де наліплено скотч (або на верхівці напроти вузлика, де гума найтемніша й найтовща).

Результат спостереження: кулька не вибухає з гучним тріском, а залишається цілою, лише повільно спускає повітря крізь малий отвір від голки.

Пояснення: клейка плівка скотчу міцно тримає розтягнуту гуму навколо проколу та не дозволяє тріщині розійтися далі. У темній верхівці кульки гума розтягнута найменше, тому там вона теж витримує точковий прокол спицею.

Практична робота. Спостереження явищ дифузії та випаровування

Частина 1. Спостереження явища дифузії

1. Поширення запаху в повітрі: очистивши шматочок мандаринки біля дошки, спостерігаємо за часом розповсюдження запаху ефірних олій до різних куточків класу. Запах швидко доходить до перших парт і трохи повільніше — до останніх.
2. Дифузія барвника у воді: додаємо однакову кількість порошку харчового барвника в склянку з холодною водою та в склянку з гарячою водою (без перемішування). У гарячій воді барвник забарвлює весь об’єм рідини в рази швидше, оскільки швидкість руху молекул значно вища.
3. Дифузія на папері: якщо нанести краплю барвника на паперовий стікер або ватний диск, видно, як пляма поступово розпливається, проникаючи у пори між волокнами паперу.

Висновок до частини 1: дифузія відбувається в газах, рідинах і пористих твердих тілах; швидкість дифузії зростає з підвищенням температури та найшвидше протікає в газах.

Частина 2. Від чого залежить швидкість випаровування рідини?

1. Залежність від роду речовини: наносимо на паперовий стікер піпеткою краплю води, а поруч — краплю спирту (або парфумів). Спиртова пляма зникає за лічені секунди, тоді як крапля води висихає набагато довше.
2. Залежність від площі поверхні: одну краплю спирту залишаємо точковою, а другу розтираємо ватним диском по поверхні паперу. Розтерта пляма випаровується майже миттєво.
3. Охолодження під час випаровування: обгортаємо резервуар рідинного термометра шматочком вати, змоченим спиртом. Спостерігаємо, що показання термометра швидко знижуються, оскільки рідина під час швидкого випаровування забирає тепло.

Висновок до частини 2: швидкість випаровування залежить від роду рідини (леткі речовини випаровуються швидше), температури та площі вільної поверхні. Випаровування завжди супроводжується поглинанням тепла й охолодженням.