Будова речовини. Агрегатні стани речовини.

Урок 15. Будова речовини. Агрегатні стани речовини.

---

Мета уроку: сформулювати у учнів уявлення про будову речовини та методи, які дозволяють це підтвердити; ознайомити учнів з основними та неосновними агрегатними станами речовин та їх властивостями.

Очікувані результати для вчителя: 

Очікувані результати для учнівства: 

Ключові слова:

•  атом
• ядро
• електрон
• електронна хмара
• молекула
• йон
• агрегатний стан
• плазма
• конденсат Бозе-Енштейна

План уроку:

1. Мотиваційна частина
2. Теоретичний блок
   2.1. Будова речовини
   2.2. Агрегатні стани речовини
3. Практичний блок
4. Попрактикуймо самостійно
5. Рефлексія

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 3 хв.

Проблемне питання

Які існують агрегатні стани речовини?

Посилання на відео джерела:

• https://www.youtube.com/watch?v=e9GuJUaX0UM

• https://www.youtube.com/watch?v=4SQEJJa1uDc

• https://www.youtube.com/watch?v=PiGn32himl4&t=23s

• https://www.youtube.com/watch?v=KJU4vZMHegg

• https://www.youtube.com/watch?v=shdLjIkRaS8

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 15 хв.

Об’єднайте напочатку уроку учнів у пари, спонукайте їх працювати у команді, дослуховуючись до думок один одного.

У даній частині потрібно нагадати учням про будову речовини. Більшість матеріалу вони пам’ятають з минулих класів. Тож крім розповіді теорії задавайте багато питань, тим самим стимулюючи учнів думати, згадувати, критично мислити.

1. Чим відрізняються атоми різних хімічних елементів? 

2. Чим відрізняються молекули різних речовин?

3. Чому ми не можемо бачити окремі молекули?

4. Яким чином утворюються йони?

5. Чому атоми одного елемента можуть мати різну масу? Як називається такими атомами?

6. Як розташування і рух молекул у твердих тілах відрізняється від рідин і газів? 

7. Чому рідини не мають певної форми, але зберігають об’єм, тоді як гази займають весь доступний простір?

8. Чому гази можна стиснути значно сильніше, ніж рідини або твердого тіла?

9. Як пояснити, що частинки в рідині можуть переміщуватися, але залишаються зв’язаними силами притягання?

Також скористайтесь симуляціями, це дозволить учням прийняти участь у побудові атомів та молекул

2.1. Будова речовини.

Речовини, які ми бачимо навколо себе, мають різні властивості, такі як колір, запах, густина, твердість. Усі ці відмінності пов’язані з тим, з яких частинок вони складаються. 

Давньогрецький філософ Демокрит (близько 460-360 до н.е.) вважав, що всі речовини складаються з найдрібніших, неподільних частинок — атомів (від грецького слова “атомос” — “неподільний”). За його уявленням, атоми рухаються в порожнечі та об’єднуються, утворюючи різноманітні речовини.

Протягом багатьох століть гіпотеза Демокрита залишалася лише філософським припущенням. Лише у XVIII-XIX століттях науковці знайшли підтвердження існування атомів завдяки розвитку хімії та фізики.

Атом — це найменша частинка речовини, яка зберігає її хімічні властивості. Хоча атом вважався неподільним, у XX столітті стало відомо, що він має складну структуру. Атом складається з:

• Ядра, в якому містяться протони (з позитивним зарядом) і нейтрони (без заряду);
• Електронів — негативно заряджених частинок, які знаходяться навколо ядра.

Розмір атома надзвичайно малий — приблизно 0,0000000001 метра (або 1 ангстрем). Для того щоб побачити атоми, вчені створили електронні мікроскопи, які збільшують зображення у десятки мільйонів разів.

Модель атома часто порівнюють із Сонячною системою. У центрі знаходиться ядро, подібне до Сонця, а електрони обертаються навколо нього, як планети навколо світила (рис.1). 

Рис.1. Планетарна модель атома
Джерело: https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BC

Проте електрони рухаються не строго по колах, а по складних орбітах, утворюючи електронні хмари (рис.2).

Рис.2 Електронна хмара
Джерело: https://www.msnucleus.org/membership/html/jh/physical/atomictheory/lesson1/atomic1g.html

Існує 118 відомих видів атомів, кожен з яких відповідає певному хімічному елементу. Всі хімічні елементи розташовані в періодичній системі хімічних елементів, де кожен має свою назву та умовне позначення.
Молекула — це частинка речовини, яка складається з двох або більше атомів, з’єднаних хімічними зв’язками. Молекули можуть бути:

• Простими — утворені атомами одного виду (наприклад, O₂ — кисень, N₂ — азот);
• Складними — складаються з атомів різних хімічних елементів (наприклад, CO₂ — вуглекислий газ, H₂O — вода).

Йон — це заряджена частинка, яка утворюється, коли атом або молекула втрачає або приєднує електрони. Якщо атом втрачає електрони, він стає позитивно зарядженим йоном (катіоном), а якщо приєднує — негативно зарядженим йоном (аніоном).
Наприклад:

• Атом Натрію (Na) віддає один електрон і перетворюється на катіон Na⁺.
• Атом Хлору (Cl) приєднує один електрон і стає аніоном Cl⁻.

Побудуйте свої атоми та молекули

https://phet.colorado.edu/sims/html/build-a-molecule/latest/build-a-molecule_all.html?locale=uk

https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_all.html?locale=uk

2.2. Агрегатні стани речовини.

Найпоширеніша речовина на землі — це вода. Вода може бути у трьох агрегатних станах: твердому, рідкому та газоподібному (рис.3). Розглянемо властивості речовини в різних агрегатних станах.

Рис.3 Агрегатні стани речовини
Джерело: https://www.livescience.com/46506-states-of-matter.html

Фізичні властивості твердих тіл

• частинки (молекули, атоми, йони) твердих тіл розташовані в положеннях рівноваги. 
• сила притягання і сила відштовхування між частинками дорівнюють одна одній. 
• у разі спроби збільшити або зменшити відстань між частинками (тобто збільшити або зменшити розмір тіла) виникає міжмолекулярне притягання або відштовхування відповідно. 
• частинки твердих тіл практично не пересуваються — вони лише безперервно коливаються.

Запам’ятай: тверді тіла зберігають об’єм і форму; тверді тіла не стискаються.

Фізичні властивості рідин

• частинки в рідинах розташовані щільно (як і в твердих тілах), однак вони не тільки коливаються біля положення рівноваги, але й досить легко можуть пересуватися в межах рідини. 
• рідини здатні зберігати свій об’єм. 
• не зберігають форми — вони є плинними.

Запам’ятай: рідина змінює форму, набуваючи форми тієї посудини, в якій міститься; зберігає об’єм і є практично нестисливою.

Фізичні властивості газів

• частинки в газах розташовані на великій відстані одна від одної.
• частинки рухаються хаотично та з великою швидкістю.
• взаємодія між частинками майже відсутня.
• Речовина в газовому стані не має постійної форми та об’єму, займає весь доступний простір.
• добре стискається та розширюється.

Запам’ятай: частинки газу розташовані на відстанях, які в десятки та сотні разів перевищують розміри самих частинок; газ займає весь наданий об’єм; гази легко стискаються.

Крім звичних для нас трьох агрегатних станів, існують і незвичні для нас стани: плазма та конденсат Бозе-Ейнштейна.

Плазма — частково або повністю йонізований газ, тобто газ, який складається з величезної кількості заряджених частинок (йонів і електронів) та нейтральних атомів і молекул. 

Плазма може бути:

• частково іонізована (складається із заряджених і нейтральних частинок) або повністю іонізована  (складається тільки із заряджених частинок).
• холодна плазма (температура електронів значно вища за температуру йонів і нейтральних частинок) або гаряча плазма (електрони, і йони знаходяться при високих температурах, більше мільйона градусів).

У таблиці 1 зібрані найтиповіші форми плазми

Табл.1

Найтиповіші форми плазми
Штучно створена плазма	Плазмова панель (телевізор, монітор) -речовина всередині люмінесцентних і неонових ламп -плазмові ракетні двигуни -газорозрядна корона озонового генератора -дослідження керованого термоядерного синтезу -електрична дуга у дуговій лампі і у дуговому зварюванні -плазмова лампа -дуговий розряд від трансформатора Тесли -вплив на речовину лазерним випромінюванням -яскрава сфера ядерного вибуху
Земна природна плазма	-блискавка -вогні святого Ельма -іоносфера -язики полум’я (низькотемпературна плазма)
Космічна та астрофізична плазма	-сонце та інші зірки (ті, які існують за рахунок термоядерних реакцій) -сонячний вітер -космічний простір  -міжзоряні туманності

Конденсат Бозе-Ейнштейна — агрегатний стан, що виникає при охолодження атомів до майже абсолютного нуля, тобто їх температура трохи вище, ніж мінус 273,15 ⁰С (0 К). За такої температури атоми майже припиняють рух, адже вони не мають вільної енергії для цього. Після цього атоми починають накопичуватися і переходять у однакові енергетичні стани. Тобто вони стають ідентичними з фізичної точки зору, і починають поводитися так, якби вони були одним надатомом.

Властивості конденсату Бозе-Ейнштейна:

• Квантові ефекти на макроскопічному рівні: Всі атоми в конденсаті поводяться як одна велика квантова частинка, що означає, що явища, характерні для мікросвіту, стають помітними навіть на макроскопічному рівні.
• Надзвичайно низька температура: Конденсат Бозе-Ейнштейна може існувати лише при температурі близькій до абсолютного нуля.
• Висока когерентність: Частинки в цьому стані перебувають у когерентному стані, що означає, що їхні хвильові функції взаємодіють між собою.

Де зустрічається конденсат Бозе-Ейнштейна:

• Лабораторії: Конденсат Бозе-Ейнштейна був вперше створений в лабораторних умовах на основі атомів рубідію та натрію в 1995 році. Для цього використовуються лазери та магнітні пастки для охолодження атомів до дуже низьких температур.
• Космос: Теоретично, конденсати Бозе-Ейнштейна можуть утворюватися у дуже холодних об’єктах в космосі, але поки що не було зафіксовано їх існування в природі.

Ці стани матерії мають величезне значення для квантової фізики та можуть бути корисні для створення нових технологій, таких як квантові комп’ютери.

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 15 хв.

Завдання №1

Людство протягом довгого часу шукало відповідь на питання: яка будова речовини? Як саме вчені змогли довести, що тіла дійсно складаються з атомів і молекул? Сьогодні існує безліч способів, що підтверджують цю теорію. Які досліди та дослідження дозволяють це встановити?

№	Дослід/ Дослідження	Як саме дослід/дослідження доводить, що тіла складаються з частинок

Можливі варіанти відповідей:

1. Спостереження за допомогою мікроскопів
   • Електронний мікроскоп — дозволяє отримати зображення окремих атомів та молекул завдяки потужному збільшенню (до кількох мільйонів разів).
   • Скануючий тунельний мікроскоп (STM) — використовує квантовий тунельний ефект для побудови зображення поверхні на рівні окремих атомів.
2. Броунівський рух це хаотичний рух дрібних частинок у рідині або газі, викликаний ударами молекул. Це стало першим експериментальним доказом існування атомів і молекул.
3. Дифузія явище проникнення молекул однієї речовини між молекулами іншої. Спостереження дифузії газів і рідин також підтверджує молекулярну будову.
4. Хімічні реакції. Під час хімічних реакцій атоми і молекули перебудовуються, утворюючи нові речовини. Спостереження за такими реакціями показує, що речовини складаються з окремих частинок.
5. Спектроскопія Кожен атом і молекула поглинає або випромінює світло з певними довжинами хвиль. Вивчення спектрів випромінювання та поглинання дозволяє визначити, які атоми та молекули присутні у речовині.
6. Рентгеноструктурний аналіз Рентгенівське випромінювання, проходячи через кристали, дифрагується, утворюючи характерну картину. За цією картиною можна визначити розташування атомів у молекулах.

Дружня порада вчителю

Покажіть процес перебігу дифузії, роботу з мікроскопом. Дозвольте учням бути частиною цих дослідів.

Завдання №2

Прочитай твердження та встанови, про який агрегатний стан ідеться в ньому.

№	Твердження	Агрегатний стан
1	Перебуваючи в цьому агрегатному стані речовина має найменшу температуру.
2	Перебуваючи в цьому агрегатному стані речовина має найбільшу температуру.
3	Перебуваючи у цьому агрегатному стані молекули при кімнатній температурі можуть рухатися зі швидкість 500 м/с.
4	Деякі речовини в цьому агрегатному стані здатні повертатися до своєї початкової форми після нагрівання, навіть якщо були сильно деформовані.
5	Ця речовина не має запаху, смаку чи кольору. Також вона може змусити голос людини звучати комічно високим. Що це за речовина і зазвичай в якому агрегатному стані вона буває.
6	Цей агрегатний стан найрозповсюдженіший у всесвіті.
7	Використовуючи цей агрегатний стан вчені моделюють умови, які можуть існувати в чорних дірах.
8	Деякі організми можуть переживати тривалі періоди без цієї речовини, переходячи в стан криптобіозу. Наприклад, тихоходи можуть виживати десятиліттями в умовах повної відсутності цієї речовини. Що це за речовина і в якому агрегатному стані ми зазвичай її вживаємо?
9	Розповсюджуючись в цьому агрегатному стані речовини світло може сповільнитися до швидкості декількох десятків м/с.
10	Цей агрегатний стан речовини буде використовуватися в токамах для отримання енергії за допомогою термоядерного синтезу.

Відповідь:

1. Конденсат Бозе-Ейнштейна
2. Плазма
3. Газ
4. Твердий
5. Гелій, Газ
6. Плазма
7. Конденсат Бозе-Ейнштейна
8. Вода. Рідкий
9. Конденсат Бозе-Ейнштейна
10. Плазма

Завдання №3

Наведіть приклади однієї і тієї ж речовин в різних агрегатних станах. Вкажіть як речовина в кожному з цих агрегатних станів людьми в науці, техніці, медицині.

Використання речовини в різних агрегатних станах

№	Речовина	Твердий	Рідкий	Газоподібний

Завдання №4

Заповніть таблицю властивості речовини: тверде тіло, рідина, газ

	Тверде тіло	Рідина	Газ
Схематичне зображення розташування атомів (молекул)
Розташування частинок (опис)
Рух частинок
Зберігання форми та об’єму
Стисливість
Приклади

Можливі варіанти відповідей:

1. Вода (H₂O)

• Твердий стан (лід)
  • Застосування:
    • У медицині — для охолодження та знеболення (кріотерапія).
    • В науці — для збереження зразків у замороженому стані.
    • У техніці — для систем кондиціонування та охолодження.
• Рідкий стан (вода)
  • Застосування:
    • У медицині — для приготування ліків, гігієнічних процедур.
    • В техніці — як теплоносій у системах охолодження.
    • В науці — як розчинник у лабораторних дослідженнях.
• Газоподібний стан (водяна пара)
  • Застосування:
    • У медицині — для інгаляцій та фізіотерапевтичних процедур.
    • В техніці — в парових турбінах для виробництва електроенергії.
    • В науці – у камері Вільсона – детекторі треків швидких заряджених частинок.

2. Вуглекислий газ (CO₂)

• Твердий стан (сухий лід)
  • Застосування:
    • У медицині — для кріодеструкції.
    • В техніці — для охолодження та заморожування продуктів.
    • В науці — для створення наднизьких температур.
• Рідкий стан (рідкий CO₂)
  • Застосування:
    • У промисловості — для екстракції кави з кавових зерен.
    • В техніці — як холодоагент у холодильних установках.
    • В науці — як розчинник у надкритичному стані.
• Газоподібний стан (вуглекислий газ)
  • Застосування:
    • У медицині — для штучної вентиляції легенів та лапароскопії.
    • В техніці — як інертна атмосфера при зварюванні металів.
    • В науці — для вивчення кліматичних змін.

3. Кисень (O₂)

• Твердий стан (твердий кисень)
  • Застосування:
    • У наукових дослідженнях для вивчення квантових властивостей речовин при нижніх температурах.
    • У космічній галузі для моделювання умов на інших планетах.
• Рідкий стан (рідкий кисень)
  • Застосування:
    • В ракетобудуванні як окисник у ракетних двигунах.
    • У медицині — як джерело медичного кисню після випаровування.
    • У промисловості — для різання та зварювання металів.
• Газоподібний стан (кисень)
  • Застосування:
    • У медицині — для підтримки дихання.
    • У промисловості — для прискорення хімічних реакцій.
    • В науці — в дослідженнях процесів горіння.

4. Олово (Sn) 

• Твердий стан (біле олово)
  • Застосування:
    • У промисловості — для виготовлення припоїв та паяння електроніки.
• Рідкий стан (розплавлене олово)
  • Застосування:
    • У промисловості — для виготовлення деталей методом ліття.
• Газоподібний стан (пари олова)
  • Застосування:
    • У промисловості — використовується в технологіях нанесення тонких плівок при виробництві напівпровідників.

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 10 хв.

Заповни таблицю у якій вкажи некласичні стани метарії та їх характеристики.

Назва агрегатного стану	Визначення/характеристики/умови існування	Області застосування

• Рівень А записати 2 некласичні стани
• Рівень В  записати 4 некласичні стани
• Рівень С записати 5 некласичних станів

Відповідь:

Приклади можливих агрегатних станів

1. надкритична рідина
2. екситоній
3. вироджена матерія
4. струнна чиста рідина
5. дроплетон
6. кристали часу
7. квантовий спіновий зал
8. ферміонна матерія
9. супер рідина
10. квантова спінова рідина
11. ферміонні матеріали
12. полярон Рідберга
13. кварк-глюонна плазма

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 2 хв.

Охарактеризуйте слово одним реченням

• Тверде тіло
• Рідина 
• Газ
• Плазма
• Конденсат Бозе-Ейнштейна

Урок 15. Будова речовини. Агрегатні стани речовини.

---

Мета уроку: сформулювати у учнів уявлення про будову речовини та методи, які дозволяють це підтвердити; ознайомити учнів з основними та неосновними агрегатними станами речовин та їх властивостями.

Очікувані результати для учнівства: 

Ключові слова:

•  атом
• ядро
• електрон
• електронна хмара
• молекула
• йон
• агрегатний стан
• плазма
• конденсат Бозе-Енштейна

План уроку:

1. Мотиваційна частина
2. Теоретичний блок
   2.1. Будова речовини
   2.2. Агрегатні стани речовини
3. Практичний блок
4. Попрактикуймо самостійно
5. Рефлексія

---

Проблемне питання

Які існують агрегатні стани речовини?

Посилання на відео джерела:

• https://www.youtube.com/watch?v=e9GuJUaX0UM

• https://www.youtube.com/watch?v=4SQEJJa1uDc

• https://www.youtube.com/watch?v=PiGn32himl4&t=23s

• https://www.youtube.com/watch?v=KJU4vZMHegg

• https://www.youtube.com/watch?v=shdLjIkRaS8

---

2.1. Будова речовини.

Речовини, які ми бачимо навколо себе, мають різні властивості, такі як колір, запах, густина, твердість. Усі ці відмінності пов’язані з тим, з яких частинок вони складаються. 

Давньогрецький філософ Демокрит (близько 460-360 до н.е.) вважав, що всі речовини складаються з найдрібніших, неподільних частинок — атомів (від грецького слова “атомос” — “неподільний”). За його уявленням, атоми рухаються в порожнечі та об’єднуються, утворюючи різноманітні речовини.

Протягом багатьох століть гіпотеза Демокрита залишалася лише філософським припущенням. Лише у XVIII-XIX століттях науковці знайшли підтвердження існування атомів завдяки розвитку хімії та фізики.

Атом — це найменша частинка речовини, яка зберігає її хімічні властивості. Хоча атом вважався неподільним, у XX столітті стало відомо, що він має складну структуру. Атом складається з:

• Ядра, в якому містяться протони (з позитивним зарядом) і нейтрони (без заряду);
• Електронів — негативно заряджених частинок, які знаходяться навколо ядра.

Розмір атома надзвичайно малий — приблизно 0,0000000001 метра (або 1 ангстрем). Для того щоб побачити атоми, вчені створили електронні мікроскопи, які збільшують зображення у десятки мільйонів разів.

Модель атома часто порівнюють із Сонячною системою. У центрі знаходиться ядро, подібне до Сонця, а електрони обертаються навколо нього, як планети навколо світила (рис.1). 

Рис.1. Планетарна модель атома
Джерело: https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BC

Проте електрони рухаються не строго по колах, а по складних орбітах, утворюючи електронні хмари (рис.2).

Рис.2 Електронна хмара
Джерело: https://www.msnucleus.org/membership/html/jh/physical/atomictheory/lesson1/atomic1g.html

Існує 118 відомих видів атомів, кожен з яких відповідає певному хімічному елементу. Всі хімічні елементи розташовані в періодичній системі хімічних елементів, де кожен має свою назву та умовне позначення.
Молекула — це частинка речовини, яка складається з двох або більше атомів, з’єднаних хімічними зв’язками. Молекули можуть бути:

• Простими — утворені атомами одного виду (наприклад, O₂ — кисень, N₂ — азот);
• Складними — складаються з атомів різних хімічних елементів (наприклад, CO₂ — вуглекислий газ, H₂O — вода).

Йон — це заряджена частинка, яка утворюється, коли атом або молекула втрачає або приєднує електрони. Якщо атом втрачає електрони, він стає позитивно зарядженим йоном (катіоном), а якщо приєднує — негативно зарядженим йоном (аніоном).
Наприклад:

• Атом Натрію (Na) віддає один електрон і перетворюється на катіон Na⁺.
• Атом Хлору (Cl) приєднує один електрон і стає аніоном Cl⁻.

Побудуйте свої атоми та молекули

https://phet.colorado.edu/sims/html/build-a-molecule/latest/build-a-molecule_all.html?locale=uk

https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_all.html?locale=uk

2.2. Агрегатні стани речовини.

Найпоширеніша речовина на землі — це вода. Вода може бути у трьох агрегатних станах: твердому, рідкому та газоподібному (рис.3). Розглянемо властивості речовини в різних агрегатних станах.

Рис.3 Агрегатні стани речовини
Джерело: https://www.livescience.com/46506-states-of-matter.html

Фізичні властивості твердих тіл

• частинки (молекули, атоми, йони) твердих тіл розташовані в положеннях рівноваги. 
• сила притягання і сила відштовхування між частинками дорівнюють одна одній. 
• у разі спроби збільшити або зменшити відстань між частинками (тобто збільшити або зменшити розмір тіла) виникає міжмолекулярне притягання або відштовхування відповідно. 
• частинки твердих тіл практично не пересуваються — вони лише безперервно коливаються.

Запам’ятай: тверді тіла зберігають об’єм і форму; тверді тіла не стискаються.

Фізичні властивості рідин

• частинки в рідинах розташовані щільно (як і в твердих тілах), однак вони не тільки коливаються біля положення рівноваги, але й досить легко можуть пересуватися в межах рідини. 
• рідини здатні зберігати свій об’єм. 
• не зберігають форми — вони є плинними.

Запам’ятай: рідина змінює форму, набуваючи форми тієї посудини, в якій міститься; зберігає об’єм і є практично нестисливою.

Фізичні властивості газів

• частинки в газах розташовані на великій відстані одна від одної.
• частинки рухаються хаотично та з великою швидкістю.
• взаємодія між частинками майже відсутня.
• Речовина в газовому стані не має постійної форми та об’єму, займає весь доступний простір.
• добре стискається та розширюється.

Запам’ятай: частинки газу розташовані на відстанях, які в десятки та сотні разів перевищують розміри самих частинок; газ займає весь наданий об’єм; гази легко стискаються.

Крім звичних для нас трьох агрегатних станів, існують і незвичні для нас стани: плазма та конденсат Бозе-Ейнштейна.

Плазма — частково або повністю йонізований газ, тобто газ, який складається з величезної кількості заряджених частинок (йонів і електронів) та нейтральних атомів і молекул. 

Плазма може бути:

• частково іонізована (складається із заряджених і нейтральних частинок) або повністю іонізована  (складається тільки із заряджених частинок).
• холодна плазма (температура електронів значно вища за температуру йонів і нейтральних частинок) або гаряча плазма (електрони, і йони знаходяться при високих температурах, більше мільйона градусів).

У таблиці 1 зібрані найтиповіші форми плазми

Табл.1

Найтиповіші форми плазми
Штучно створена плазма	Плазмова панель (телевізор, монітор) -речовина всередині люмінесцентних і неонових ламп -плазмові ракетні двигуни -газорозрядна корона озонового генератора -дослідження керованого термоядерного синтезу -електрична дуга у дуговій лампі і у дуговому зварюванні -плазмова лампа -дуговий розряд від трансформатора Тесли -вплив на речовину лазерним випромінюванням -яскрава сфера ядерного вибуху
Земна природна плазма	-блискавка -вогні святого Ельма -іоносфера -язики полум’я (низькотемпературна плазма)
Космічна та астрофізична плазма	-сонце та інші зірки (ті, які існують за рахунок термоядерних реакцій) -сонячний вітер -космічний простір  -міжзоряні туманності

Конденсат Бозе-Ейнштейна — агрегатний стан, що виникає при охолодження атомів до майже абсолютного нуля, тобто їх температура трохи вище, ніж мінус 273,15 ⁰С (0 К). За такої температури атоми майже припиняють рух, адже вони не мають вільної енергії для цього. Після цього атоми починають накопичуватися і переходять у однакові енергетичні стани. Тобто вони стають ідентичними з фізичної точки зору, і починають поводитися так, якби вони були одним надатомом.

Властивості конденсату Бозе-Ейнштейна:

• Квантові ефекти на макроскопічному рівні: Всі атоми в конденсаті поводяться як одна велика квантова частинка, що означає, що явища, характерні для мікросвіту, стають помітними навіть на макроскопічному рівні.
• Надзвичайно низька температура: Конденсат Бозе-Ейнштейна може існувати лише при температурі близькій до абсолютного нуля.
• Висока когерентність: Частинки в цьому стані перебувають у когерентному стані, що означає, що їхні хвильові функції взаємодіють між собою.

Де зустрічається конденсат Бозе-Ейнштейна:

• Лабораторії: Конденсат Бозе-Ейнштейна був вперше створений в лабораторних умовах на основі атомів рубідію та натрію в 1995 році. Для цього використовуються лазери та магнітні пастки для охолодження атомів до дуже низьких температур.
• Космос: Теоретично, конденсати Бозе-Ейнштейна можуть утворюватися у дуже холодних об’єктах в космосі, але поки що не було зафіксовано їх існування в природі.

Ці стани матерії мають величезне значення для квантової фізики та можуть бути корисні для створення нових технологій, таких як квантові комп’ютери.

---

Завдання №1

Людство протягом довгого часу шукало відповідь на питання: яка будова речовини? Як саме вчені змогли довести, що тіла дійсно складаються з атомів і молекул? Сьогодні існує безліч способів, що підтверджують цю теорію. Які досліди та дослідження дозволяють це встановити?

№	Дослід/ Дослідження	Як саме дослід/дослідження доводить, що тіла складаються з частинок

Завдання №2

Прочитай твердження та встанови, про який агрегатний стан ідеться в ньому.

№	Твердження	Агрегатний стан
1	Перебуваючи в цьому агрегатному стані речовина має найменшу температуру.
2	Перебуваючи в цьому агрегатному стані речовина має найбільшу температуру.
3	Перебуваючи у цьому агрегатному стані молекули при кімнатній температурі можуть рухатися зі швидкість 500 м/с.
4	Деякі речовини в цьому агрегатному стані здатні повертатися до своєї початкової форми після нагрівання, навіть якщо були сильно деформовані.
5	Ця речовина не має запаху, смаку чи кольору. Також вона може змусити голос людини звучати комічно високим. Що це за речовина і зазвичай в якому агрегатному стані вона буває.
6	Цей агрегатний стан найрозповсюдженіший у всесвіті.
7	Використовуючи цей агрегатний стан вчені моделюють умови, які можуть існувати в чорних дірах.
8	Деякі організми можуть переживати тривалі періоди без цієї речовини, переходячи в стан криптобіозу. Наприклад, тихоходи можуть виживати десятиліттями в умовах повної відсутності цієї речовини. Що це за речовина і в якому агрегатному стані ми зазвичай її вживаємо?
9	Розповсюджуючись в цьому агрегатному стані речовини світло може сповільнитися до швидкості декількох десятків м/с.
10	Цей агрегатний стан речовини буде використовуватися в токамах для отримання енергії за допомогою термоядерного синтезу.

Завдання №3

Наведіть приклади однієї і тієї ж речовин в різних агрегатних станах. Вкажіть як речовина в кожному з цих агрегатних станів людьми в науці, техніці, медицині.

Використання речовини в різних агрегатних станах

№	Речовина	Твердий	Рідкий	Газоподібний

Завдання №4

Заповніть таблицю властивості речовини: тверде тіло, рідина, газ

	Тверде тіло	Рідина	Газ
Схематичне зображення розташування атомів (молекул)
Розташування частинок (опис)
Рух частинок
Зберігання форми та об’єму
Стисливість
Приклади

---

Заповни таблицю у якій вкажи некласичні стани метарії та їх характеристики.

Назва агрегатного стану	Визначення/характеристики/умови існування	Області застосування

• Рівень А записати 2 некласичні стани
• Рівень В  записати 4 некласичні стани
• Рівень С записати 5 некласичних станів

---

Охарактеризуйте слово одним реченням

Тверде тіло

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рідина 

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Газ

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Плазма

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Конденсат Бозе-Ейнштейна

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________