Химия и физика что общего

Презентация по физике на тему » Связь физики с химией» (7 класс)

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Связь физики с химией

История взаимодействия химии и физики полна примеров обмена идеями, объектами и методами исследования. На разных этапах своего развития физика снабжала химию понятиями и теоретическими концепциями, оказавшими сильное воздействие на развитие химии. При этом чем больше усложнялись химические исследования, тем больше аппаратура и методы расчетов физики проникали в химию.

Одним из общих вопросов химии и физики является рассмотрение строения вещества и движение тех частиц, из которых состоят вещества. Основное положение заключается в том, что все вещества состоят из мельчайших частиц.

Развитие современной науки подтвердило глубокую связь между физикой и химией. Связь эта носит генетический характер, то есть образование атомов химических элементов, соединение их в молекулы вещества произошло на определенном этапе развития неорганического мира. Также эта связь основывается на общности строения конкретных видов материи, в том числе и молекул веществ, состоящих в конечном итоге из одних и тех же химических элементов, атомов и элементарных частиц.

Из молекул состоят хорошо знакомые вещества – вода, уксусная кислота, сахар, углекислый газ. Большинство твердых веществ находятся в кристаллическом состоянии.

Кристаллические решетки Частицы вещества в кристаллах расположены в строго определенном порядке. Если их соединить воображаемыми линиями, получится правильная геометрическая фигура, называемая кристаллической решеткой

Возникновение химической формулы движения в природе вызвало дальнейшее развитие представлений об электромагнитном взаимодействии, изучаемом физикой. На основе периодического закона ныне осуществляется прогресс не только в химии, но и в ядерной физике, на границе которой возникли такие смешанные физико-химические теории, как химия изотопов, радиационная химия.

Диффузия Доказательством того, что многие вещества состоят из молекул, служит явление диффузии. Диффузия (от лат. diffusio – распространение, растекание) – явление, при котором происходит взаимное проникновение одного вещества между молекулами другого. Явление диффузии дока- зывает, что частицы из которых состоит вещество находится в непрерывном движении

С возникновением теории относительности, квантовой механики и учения об элементарных частицах раскрылись еще более глубокие связи между физикой и химией. Оказалось, что ключ к объяснению существа свойств химических соединений, самого механизма превращения веществ лежит в строении атомов, в квантово-механических процессах его элементарных частиц и особенно электронов внешней оболочки. Именно новейшая физика блестяще решила такие вопросы химии, как природа химической связи, особенности химического строения молекул органических и неорганических соединений и т.д.

Экспериментальной и теоретической базой для этого послужили работы Д.И. Менделеева (открытие периодического закона), Вант-Гоффа (термодинамика химических процессов), С. Аррениуса (теория электролитической диссоциации) и т.д. Предметом ее изучения стали общетеоретические вопросы, касающиеся строения и свойств молекул химических соединений, процессов превращения веществ в связи с взаимной обусловленностью их физическими свойствами, изучение условий протекания химических реакций и совершающихся при этом физических явлений. Ныне это разносторонне разветвленная наука, тесно связывающая физику и химию.

Внутри физической химии к настоящему времени выделились и вполне сложились в качестве самостоятельных разделов, обладающих своими особыми методами и объектами исследования, электрохимия, учение о растворах, фотохимия, кристаллохимия. В начале XX века выделилась также в самостоятельную науку выросшая в недрах физической химии коллоидная химия.

Вообще физическая химия рассматривается сейчас как наиболее широкий общетеоретический фундамент всей химической науки. Многие ее учения и теории имеют большое значение для развития неорганической и особенно органической химии.

В первой половине XX века возникает пограничная между химией и новыми разделами физики (квантовая механика, электронная теория атомов и молекул) наука, которую стали позднее называть химической физикой. Она широко применила теоретические и экспериментальные методы новейшей физики к исследованию строения химических элементов и соединений и особенно механизма реакций. Химическая физика изучает взаимосвязь и взаимопереход химической и субатомной форм движения материи.

Постоянно расширяющиеся связи химии и физики привели целый ряд ученых к идее координации и субординации этих наук.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Номер материала: ДБ-410653

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст

Время чтения: 1 минута

Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате

Время чтения: 1 минута

Школьники из Москвы выступят на Международной олимпиаде мегаполисов

Время чтения: 3 минуты

В МГПУ сформулировали новые принципы повышения квалификации

Время чтения: 4 минуты

ВПР для школьников в 2022 году пройдут весной

Время чтения: 1 минута

Во Франции планируют ввести уголовное наказание за буллинг в школе

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

didi79

Я Леди.

1.3 Взаимосвязь химии с физикой

История взаимодействия химии и физики полна примеров обоюдного обмена идеями, объектами и методами исследования. На разных этапах своего развития физика «снабжала» химию понятиями и теоретическими концепциями, оказавшими сильное воздействие на развитие химии. При этом чем больше усложнялись химические исследования, тем больше аппаратуры и методов физических расчетов проникало в химию. Развитие современной науки подтвердило глубокую связь между физикой и химией. Они связаны между собой по происхождению. Связь эта носит генетический характер, т.е. образование атомов химических элементов, соединение их в молекулы вещества произошло на определенном этапе развития неорганического мира. Также эта связь основывается на общности строения конкретных видов материи, в том числе и молекул веществ, состоящих в конечном итоге из одних и тех же химических элементов, атомов и элементарных частиц. Химические процессы базируются на электромагнитном взаимодействии, изучаемом физикой. На основе периодического закона ныне осуществляется прогресс не только в химии, но и в ядерной физике, на стыке которых возникли химия изотопов и радиационная химия.

Физика и химия практически изучают одни и те же объекты, но только каждая наука видит в этих объектах свой предмет исследования. Так, молекула является объектом, изучаемым не только химией, но и молекулярной физикой. Химия изучает молекулу с точки зрения закономерностей образования, состава, химических свойств, связей, условий ее диссоциации на составляющие атомы. Молекулярная физика изучает поведение масс молекул, обусловливающее тепловые явления, различные агрегатные состояния, переходы из газообразной в жидкую и твердую фазу и обратно,– свойства, не связанные с изменением состава молекул и их внутреннего химического строения.

С возникновением теории относительности, квантовой механики и учения об элементарных частицах раскрылись еще более глубокие связи между физикой и химией. Оказалось, что ключ к объяснению свойств химических соединений, самого механизма превращения веществ лежит в строении атомов, в квантово-механических процессах его элементарных частиц и особенно электронов его внешней оболочки. Именно новейшая физика блестяще решила такие вопросы химии, как природа химической связи, особенности химического строения молекул органических и неорганических соединений и т.д.

Источник

Важными в преподавании химии являются межпредметные связи с физикой. Проблема взаимосвязи школьных курсов химии и физики обсуждается в психолого-педагогической и методической литературе, а также на страницах периодической печати более шестидесяти лет. Однако до сих пор состояние теоретических исследований данной проблемы и, особенно, её практическое решение оставляют желать лучшего.

Выделены следующие основные направления осуществления межпредметных связей химии и физики в процессе обучения химии.

2) Формирование фундаментальных, общих для химии и физики понятий. Сопоставление систем понятий в курсах химии и физики показывает, что общими для этих предметов являются понятия об атомах и молекулах, об энергии и её видах и др.

3) Изучение общих для химии и физики законов и теорий. Общими для химии и физики являются такие фундаментальные законы как закон сохранения и превращения энергии, закон сохранения массы веществ, периодический закон, закон сохранения электрических зарядов, законы электролиза и др. При изучении химии и физики учащиеся знакомятся с рядом теорий, к числу важнейших из которых принадлежат атомно-молекулярное учение, теория строения атома, теория строения вещества, теория электролитической диссоциации и др.

Детальный анализ путей реализации межпредметных связей неорганической химии и физики при изучении общих для этих предметов объектов, понятий, законов и теорий обоснован в работах Е.Я. Аршанского, А.А. Макарени, А.Э. Мациевского, Е.Е. Минченкова, Л.М. Тукмачева, Д.А. Эпштейна и др. Возможности осуществления данных направлений межпредметных связей в процессе преподавания органической химии во взаимосвязи с физикой изложены в трудах Л.З. Дюсюповой и Г.Н. Осокиной.

Сегодня много внимания уделяется проблеме физико-химических методов исследования в высшей школе. К сожалению, в учебной литературе для средней школы вопрос об использовании физических методов в химии освещается недостаточно. Этот недостаток можно устранить с помощью организации и постановки на уроках химии опытов физико-химического содержания.

5) Применение физических величин на уроках химии. При решении задач по химии широко используются физические величины и единицы их измерения ─ необходимо согласованное их использование. В работах П.А. Глориозова, Р.Г. Ивановой, а также А.С. Тихонова и Д.И. Мычко даны рекомендации по применению физических величин и их единиц в процессе обучения химии.

Межпредметный химико-физический эксперимент

Цель : п оказать на опыте, что раствор серной кислоты в воде — проводник электрического тока.

Объясняют причины электропроводности раствора серной кис­лоты.

Говоря об электролитической диссоциации, следует подчерк­нуть, что диссоциируют не все вещества. Для диссоциации необ­ходимы особые свойства растворителя и полярность молекул ра­створяемого вещества. У учащихся не должно создаваться непра­вильных представлений, что вода не проводит электрический ток. Этим свойством обладает только дистиллированная вода. Вода, взятая из водопровода или из колодца (будем ее называть питье­вой водой), содержит в растворенном виде различные соли и по­тому является проводником электрического тока. Убеждаются в этом на опыте.

В вольтаметр наливают питьевую воду и опускают угольные электроды. При замыкании цепи лампа светится неполным нака­лом.

2. Электролиз раствора сульфата меди

Цель: познакомить учащихся на опыте с явлением электролиза.

Объекты и оборудование: раствор сульфата меди, стеклянный сосуд, два электрода, соединительный проводник, амперметр, весы.

Для опыта приготавливают раствор сульфата меди. Концент­рация его может быть различной. Лучше всего сульфат меди растворить при комнатной температуре, взяв его в избытке и слив раствор.

Проведение опыта. Наливают раствор в стеклянный сосуд. Один угольный элект­род укрепляют в специальном держателе и опускают его в раст­вор. Другой электрод вместе с соединительными проводниками подвешивают к коромыслу весов и уравновешивают их. Элект­род при этом тоже погружен в раствор (рис. 4 ).

Собирают электрическую цепь. В качестве источника тока применяют батарею аккумуляторов, демонстрационный амперметр берут с шунтом на 3 А, переключив его на постоянный ток. Подвешенный к коромыслу весов электрод соединяют с отрица­тельным полюсом батареи аккумуляторов.

В опыте, во-первых, показывается сам факт отложения метал­ла на катоде, во-вторых, качественно демонстрируется зависи­мость массы выделившегося на катоде вещества от силы тока и времени его прохождения.

Замечают время и включают собранную цепь, реостатом устанавливают силу тока порядка 1-2 А. Столь большой ток необходим, чтобы сократить время демонстрации. По мере выделения меди на катоде равновесие весов нарушается. Через некоторое время (несколько минут) выключают цепь и уравновешивают весы.

Процесс на катоде: Cu 2+ +2ē → Cu – восстановление.

Суммарно: Cu 2+ + 2 H ₂ O → Cu + O ₂ ↑+ 4 H +

3.Тепловой эффект взаимодействия серной кислоты с водой

Цель : познакомить учащихся с тепловым эффектом химических реакций.

Материалы и оборудования : концентрированная серная кислота, дистиллированная вода, химический стакан, кристаллизатор, термометр.

Проведение опыта: стакан емкостью 200 мл наполовину наполняем дистиллированной водой и помещаем в кристаллизатор. Термометр, закрепленный в штативе, опускаем в стакан с водой так, чтобы шарик с ртутью не касался дна стакана (рис. 5). Отмечаем комнатную температуру. Затем медленно при помешивании стеклянной палочкой приливаем концентрированную серную кислоту из стакана на 100 мл. Температура, постепенно поднимаясь, превышает 150 «С, но раствор не кипит. Происходит гидратация молекул серной кислоты, образуются гидраты состава

Аршанский Е.Я. Обучение химии в разнопрофильных классах. – М.:Центрхимпрес, 2004

4.Наблюдение за движением ионов в электрическом поле.

Цель: рассмотреть движение ионов в электрическом поле.

Реактивы и оборудование: приставка в виде прямоугольной пластинки из фольгированного пластика, шнур-выпрямитель, фильтровальная бумага, 5%-ный раствор нитрата калия, раствор хромата калия, раствор хлорида меди, 25%-ный раствор аммиака.

Рис.6. Прибор для наблюдения явле ния движ ения ионов в электрическом поле:

а – электронная планка для фольгированного стеклотекстолита, на которую укладывают фильтровальную бумагу, смоченную электролитом, а затем нитку, смоченную раствором комплексной соли; б – наблюдение явления.

В течение первой минуты наблюдается смещение от нитки в сторону электродов желтой и синей полос. Учащиеся сопоставляют полюса электродов с зарядами и цветностью ионов.[ Полосин В.С. Практикум по методике преподавания химии. – М.: Просвещение, 1989 ]

Вывод: в среде электролита под действием электрического тока ионы движутся следующим образом: медь – к катоду, хром – к аноду.

5.Тепловой эффект растворения нитрата аммония

Цель: изучить тепловой эффект, на примере нитрата аммония.

Реактивы и оборудование: химический стакан, пробирка, термометр, фанера, стеклянная палочка, нитрат аммония, вода.

Аршанский Е.Я. Обучение химии в разнопрофильных классах. – М.:Центрхимпрес, 2004

6.Закон сохранения массы веществ при химических реакциях.

Цель: доказать закон сохранения массы веществ при химических реакциях.

Реактивы и оборудование: круглодонная колба, электроды, спираль от электроплитки, магниевая лента, стеклянная трубка, технохимические весы.

Проведение опыта: круглодонную колбу закрываем пробкой с двумя электро­дами. Их можно сделать из ложечек для сжигания ве­ществ. Между электродами укреплена короткая спираль от электроплитки; в спираль вставлен ку­сочек магниевой ленты (размер ее за­висит от величины колбы). Кроме того, в пробку вставлена стеклянная трубка, заканчивающаяся резиновой трубкой с зажимом. Перед началом эксперимента прибор взвешиваем на технохимических весах. При включе­нии тока (через реостат) магний за­горается. После охлаждения снова взвешиваем прибор: масса остается прежней.

Этот эксперимент также дает возможность сделать заключение о составе воздуха. Если опустить резиновую трубку в воду и открыть зажим, вода проникнет в колбу, занимая место вступившего в реакцию кислорода. С помощью мерного цилиндра определяем объем кислорода и его отношение к общему объему.

Аршанский Е.Я. Обучение химии в разнопрофильных классах. – М.:Центрхимпрес, 2004

7. Гальванический элемент как химический источник тока.

Цель: экспериментально показать принцип действия гальванического элемента.

При изучении окислительно-восстановительных реакций важно, чтобы учащиеся понимали, что теоретически любая из таких реакций может быть использована для получения электрического тока. Для этого необходимо пространственно разделить процессы окисления восстановителя и восстановления окислителя. Подобные устройства называются гальваническими элементами.

Суммарное уравнение химической реакции:

Вывод: электроны движутся направленно по цепи.

Источник

Основные науки о природе (физика, химия, биология), их сходство и отличия

Лекция № 1

Тема: Введение

План

1. Основные науки о природе (физика, химия, биология), их сходство и отличия.

2. Естественнонаучный метод познания и его составляющие: наблюдение, измерение, эксперимент, гипотеза, теория.

Основные науки о природе (физика, химия, биология), их сходство и отличия.

Слово «естествознание» означает знание о природе. Поскольку природа чрезвычайно многообразна, то в процессе ее познания формировались различные естественные науки: физика, химия, биология, астрономия, география, геология и многие другие. Каждая из естественных наук занимается изучением каких-то конкретных свойств природы. При обнаружении новых свойств материи появляются новые естественные науки с целью дальнейшего изучения этих свойств или, по крайней мере, новые разделы и направления в уже имеющихся естественных науках. Так сформировалась целая совокупность естественных наук. По объектам исследования их можно разделить на две большие группы: науки о живой и неживой природе. Важнейшими естественными науками о неживой природе являются : физика, химия, астрономия.

Химия– наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях. Химия изучает химическую форму движения материи и делится на неорганическую и органическую химию, физическую и аналитическую химию, коллоидную химию и т.д.

Астрономия– наука о Вселенной. Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. Важнейшими разделами астрономии, которые сегодня превратились, по существу, в самостоятельные науки, являются космология и космогония.

Космология– физическое учение о Вселенной как целом, ее устройстве и развитии.

Космогония– наука, которая изучает вопросы происхождения и развития небесных тел (планет, Солнца, звезд и др.). Новейшим направлением в познании космоса является космонавтика.

Биология– наука о живой природе. Предметом биологии является жизнь как особая форма движения материи, законы развития живой природы. Биология, по-видимому, является самой разветвленной наукой (зоология, ботаника, морфология, цитология, гистология, анатомия и физиология, микробиология, вирусология, эмбриология, экология, генетика и т.д.). На стыке наук возникают смежные науки, такие как физическая химия, физическая биология, химическая физика, биофизика, астрофизика и т.д.

Итак, в процессе познания природы формировались отдельные естественные науки. Это необходимый этап познания – этап дифференциации знаний, дифференциации наук. Он обусловлен необходимостью охвата все большего и все более разнообразного числа исследуемых природных объектов и более глубокого проникновения в их детали. Но природа – это единый, уникальный, многогранный, сложный, самоуправляющийся организм. Если природа едина, то единым должно быть и представление о ней с точки зрения естественной науки. Такой наукой является естествознание.

Естествознание– наука о природе как единой целостности или совокупность наук о природе, взятая как единое целое. Последние слова в этом определении еще раз подчеркивают, что это не просто совокупность наук, а обобщенная, интегрированная наука. Это означает, что сегодня дифференциация знаний о природе сменяется их интеграцией. Эта задача обусловлена, во-первых, объективным ходом познания природы и, во-вторых, тем, что человечество познает законы природы не ради простого любопытства, а для использования их в практической деятельности, для своего жизнеобеспечения.

2. Естественнонаучный метод познания и его составляющие: наблюдение, измерение, эксперимент, гипотеза, теория.

Метод— это совокупность приемов или операций практической или теоретической деятельности.

Особенности естественнонаучного метода познания:

1. Носит объективный характер

2. Предмет познания типичен

3. Историчность не обязательна

4. Создает только знание

5. Естествоиспытатель стремится быть сторонним наблюдателем

Источник