učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia
6
Fyzika
pro základní školy a víceletá gymnázia
6
pr uk aco áz vn ka í
Fyzika
učebnice
21.4.2015 20:59:33
Fyzika
Fyzika
n klade důraz na praktické aplikace fyziky v každodenním životě n přináší aktualizace obsahu a úpravy vycházející ze zkušeností učitelů z praxe n zachovává osvědčené postupy a modernizuje učivo v souladu s vývojem fyziky a didaktiky fyziky n rozlišuje standardní a náročné úkoly
Učebnice pro 6. ročník (primu) byla v roce 2005 oceněna na mezinárodním knižním veletrhu ve Frankfurtu nad Mohanem bronzovou medailí jako třetí nejlepší učebnice pro základní školy v Evropě. Pracovníci katedry obecné fyziky získali v roce 2007 na přehlídce České fyzikální společnosti další dvě ocenění, a to za popularizační akce pro veřejnost (Věda v ulicích, Noc vědců, ...) a za učebnice fyziky vydané v Nakladatelství Fraus v letech 2004–2007.
nová generace
původní řada
Fyzika 6 – nová generace Miroslav Randa a kolektiv autorů 978-80-7489-048-2 978-80-7489-046-8 978-80-7489-047-5
159 Kč 77 Kč 329 Kč
Interaktivní výuka žákovská licence učitelská licence
159 Kč 599 Kč
školní multilicence – verze 2014
Fyzika 8
Karel Rauner, Václav Havel, Miroslav Randa, Josef Kepka, Gerhard Höfer, Josef Petřík, Jitka Prokšová
Karel Rauner, Miroslav Randa, Josef Petřík, Jitka Prokšová
učebnice pracovní sešit příručka učitele
NOVINKA učebnice pracovní sešit příručka učitele
Fyzika 6
7 990 Kč
Materiály ke stažení a ukázkové stránky na www.ucebnice.fraus.cz. schválilo MŠMT ČR Flexibooks FlexiLearn publikace si můžete bezplatně zapůjčit novinka
80-7238-210-1 80-7238-328-0 80-7238-255-2
Interaktivní výuka žákovská licence učitelská licence školní multilicence i-cvičení
159 Kč 77 Kč 329 Kč
učebnice pracovní sešit příručka učitele
159 Kč 599 Kč
Interaktivní výuka žákovská licence učitelská licence
6 990 Kč 1 990 Kč
80-7238-525-9 80-7238-526-7 80-7238-527-5
159 Kč 599 Kč
školní multilicence i-cvičení
6 990 Kč 1 990 Kč
Fyzika 7
Fyzika 9
Karel Rauner, Václav Havel, Miroslav Randa, Jitka Prokšová
Karel Rauner, Václav Havel, Miroslav Randa
učebnice pracovní sešit příručka učitele
80-7238-431-7 80-7238-432-5 80-7238-433-3
159 Kč 77 Kč 329 Kč
Interaktivní výuka žákovská licence učitelská licence
159 Kč 599 Kč
školní multilicence i-cvičení
6 990 Kč 1 990 Kč
učebnice pracovní sešit příručka učitele
159 Kč 77 Kč 329 K
978-80-7238-996-4 978-80-7238-997-1 978-80-7238-618-5
Interaktivní výuka žákovská licence učitelská licence
159 Kč 77 Kč 329 Kč 159 Kč 599 Kč
školní multilicence i-cvičení
6 990 Kč 1 990 Kč
AKTUALIZUJEME ÚSPĚŠNÉ UČEBNICE
V PRODEJI DO 30. 6. 2016 NEBO DO VYPRODÁNÍ ZÁSOB
V PRODEJI DO 30. 6. 2017
V PRODEJI DO 30. 6. 2018
V PRODEJI DO 30. 6. 2019
letak A4_FY.indd 1
NOVÁ GENERACE V PRODEJI OD ŠKOLNÍHO ROKU 2015/2016
NOVÁ GENERACE UČEBNIC nahrazuje původní řadu učebnic
NOVÁ GENERACE PŘIPRAVUJEME NA ŠKOLNÍ ROK 2016/2017 NOVÁ GENERACE PŘIPRAVUJEME NA ŠKOLNÍ ROK 2017/2018 NOVÁ GENERACE PŘIPRAVUJEME NA ŠKOLNÍ ROK 2018/2019
21.4.2015 21:04:59
TĚLESO A LÁTKA
Ledovec, mraky, moře. Tři podoby vody. Všechny tři tyto podoby jsou důležité pro život. Mraky přinášejí déšť, bez kterého by se země proměnila v poušť. Zvětšení ledovců v dobách dávno minulých bylo počátkem doby ledové, která ohrozila život člověka ve velké části Evropy. Tání ledovců může naopak zvýšit hladinu moře a ohrozit zaplavením města a celé státy s malou nadmořskou výškou. Moře je důležitou zásobárnou tepla. Bez moře by byly teplotní rozdíly mezi zimou a létem mnohem výraznější. V moři vznikl život.
Tři podoby vody. Kde není voda, není život, rozhodně ne takový, jaký známe ze Země.
9
TĚLESO A LÁTKA
Co nás obklopuje? Podívejme se kolem sebe na to, co nás obklopuje. Vidíme tabuli, lavici, křídu, tužku, učebnici, spolužáky; na ulici automobil, budovu; doma televizor, postel, skříň a mnoho dalších věcí. Některé věci nemůžeme vidět, vnímáme je ale jinými smysly: hmatem můžeme vnímat vzduch při mávnutí rukou, čichem různé vůně a pachy. Věci se odlišují v mnoha vlastnostech, jakými jsou například tvar, barva, velikost a tvrdost. Pokud můžeme o nějaké věci říkat, že • má nějaký tvar, • má rozměry a • nachází se v určitém místě, budeme takovou věc ve fyzice nazývat těleso. Mezi tělesa řadíme i osoby, zvířata a rostliny.
Zkus určit, které z věcí ve tvém okolí jsou tělesy a které ne. Je tělesem vzduch, řeka, mlha a pára z napařovací žehličky, kouř z komína?
Věci kolem sebe vnímáme smysly. Kolik smyslů máme a jak se nazývají?
U kterých věcí je důležitá velikost, u kterých barva, tvar, tvrdost? Kde se s takovými věcmi setkáváme? Učíte se i v jiných předmětech o nějakých tělesech? O kterých?
Fyzici považují za tělesa i malé částice, například elektron, proton a neutron. U takových částic je podle současných představ složité určit tvar a konkrétní místo, kde se nacházejí.
Některá tělesa mají jednoduchý tvar:
Bude doplneno na konci - 3D modely
10
Vyjmenuj alespoň dvě tělesa, která mají přibližně tvar koule, krychle, válce, jehlanu, kužele.
TĚLESO A LÁTKA Jiná tělesa mají tvar složitý: Vyjmenuj dalších pět těles, která mají složitý tvar.
Tělesem může být i voda v láhvi, čaj v hrníčku, hélium v balonku, bublina vzduchu ve vodě, vzduch v pneumatice. Některá tělesa nemůžeme pozorovat a zkoumat přímo. Jsou například příliš daleko (hvězdy, planeta Jupiter, Saturn, …), nebo jsou příliš malá (mikroby, viry). Při zkoumání jejich vlastností se pak musí použít různé přístroje: kosmické sondy, dalekohledy, mikroskopy. virus chřipky
Vyjmenuj několik těles. Pokus se je seřadit podle velikosti a podle složitosti tvaru. V přírodopisu se odlišuje zkoumání těles neživých (nerosty) a živých (rostliny a živočichové). Fyzikální zkoumání živých a neživých těles se neliší. Fyzika zkoumá různé vlastnosti těles a jejich změny. Zabývá se i příčinami těchto změn. Tělesa mohou z různých příčin měnit například svou velikost, tvar i polohu. Těleso je osoba, zvíře, rostlina nebo věc, které můžeme přisoudit tvar, rozměry a polohu. Fyzika zkoumá vlastnosti a pohyb těles.
Otázky a úkoly
➊ Které z následujících pojmů označují tělesa a které ne? Kámen, pohoří Alpy, Tichý oceán, Slunce, zrcadlo, počítač, vůně růže, kniha, mlha, zub, tygr.
➋ Vyjmenuj alespoň čtyři tělesa, která mají přibližně tvar koule. Seřaď je od největšího k nejmenšímu.
11
Ve kterých jiných předmětech jsi se setkal s vesmírnými tělesy? Vyjmenuj planety sluneční soustavy a ukaž je na obázku. Kde se ke zkoumání těles používají mikroskopy?
TĚLESO A LÁTKA
Z čeho se tělesa skládají? Zkusme si představit, že nějaké těleso stále dělíme na menší a menší části. Časem vždy dostaneme těleso, které má ve všech částech stejné složení. Některá tělesa se skládají z dalších součásti kladiva jednodušších těles. Kladivo lze obvykle rozebrat na tři různá tělesa: dřevěné topůrko, hlava kladiva a železný nebo dřevěný klínek, kterým je hlava kladiva upevněna na topůrko.
Zkus nalézt některé další těleso, které se dá rozložit na několik dalších jednodušších těles.
Vyjmenuj alespoň dalších deset těles, ze kterých se skládá automobil.
Automobil se skládá z několika tisíc jednodušších těles:
Po rozebrání automobilu bychom získali mnoho částí, například kovovou matici, sklo z reflektoru, nárazník z plastu, … Jestliže už se dalším dělením nemění složení tělesa, říkáme, že těleso je složeno z jedné látky. Látkou je například železo, sklo, cukr, plast, dřevo, nafta, voda, vzduch. Složitá tělesa se obvykle skládají z několika různých látek.
Některé látky se mohou měnit v jiné látky. Dřevo se hořením mění v různé plyny a popel. Ve vyšších ročnících se budete učit o takových změnách látek v chemii. Fyzika většinou zkoumá děje, při kterých se látky nemění.
cukr dřevo
voda a vzduch
nafta
Víme, že některé věci nejsou tělesa. Můžeš najít věc, která není tělesem, a přesto je tvořena látkou nebo několika látkami? Pojmenuj vždy příslušnou látku.
12
Látky mají také další vlastnosti: jsou či nejsou rozpustné ve vodě, vedou či nevedou elektrický proud, různě se chovají v blízkosti magnetu apod.
TĚLESO A LÁTKA Látky mají různé vlastnosti, například barvu, tvrdost, hustotu; některé látky mají i chuť a vůni. Na rozdíl od těles však nemají tvar ani velikost.
Zkus si představit, že jsi se stal mravencem nebo jiným malým tvorem, který vidí i věci tisíckrát menší, než může vidět člověk. Které věci, kterým my lidé běžně říkáme látky, se ti teď jako látky jevit nebudou?
Tady je v učebnici napsáno, že písek je látka. Přitom to, čemu lidé říkají písek, je hromada malých kaménků.
U některých látek při dalším zkoumání, například mikroskopem, zjistíme, že jsou tvořeny směsí dalších, jednodušších látek. Příkladem je dřevo. I při běžném pohledu vidíme, že části dřeva mají různou barvu (obrázek vlevo). Při pohledu mikroskopem (obrázek vpravo) však vidíme, že dřevo je složenou látkou; ve vyschlém dřevu je například i vzduch. Látky lze rozdělit na dvě velké skupiny: na látky organické, které vznikly činností živých organismů, a na látky neorganické. dřevo
obrázek dřeva při dvou různých zvětšeních
Podobně je tomu i se žulou, ze které jsou například některé dlažební kostky. žula pod mikroskopem (jsou vidět jednotlivé složky: živec, křemen, slída, …)
žula
Všechno kolem nás je tvořeno látkami. Z různých látek se skládají tělesa, ale i věci, které tělesy nejsou (například pára z žehličky). Některé látky jsou směsí jiných, jednodušších látek (například dřevo žula).
Otázky a úkoly
➊ Urči, zda jde o látky: citron, benzín, pes, teploměr, porcelán, papír, asfalt, med, krabice.
➋ Vyjmenuj alespoň tři látky, které vznikly činností živých organismů.
13
Se žulou se setkáte v přírodopisu i v zeměpisu. Žula tvoří základ některých pohoří, je to hornina.
TĚLESO A LÁTKA
Skupenství látek „Ty se dneska v tom jídle nějak nimráš, Petře. Nad čím přemýšlíš?“ „Ále, pan učitel nám říkal, že se máme zkusit na svět dívat fyzikálníma očima. Říkali jsme si, že řízek i brambory jsou tělesa, protože mají tvar, rozměry a jsou v nějakém místě. Nevím, jak je to s polívkou, protože její tvar se pořád mění…“ „Ty máš tedy starosti. Koukej jíst, ať ti jídlo nevychladne.“
Mramor se kvůli své pevnosti používá jako ušlechtilý stavební materiál. Používal se již ve starém Řecku a Římě. Dnes se často používají jeho imitace, protože přírodní mramor je drahý.
Tělesa ze železa, mramoru, žuly, betonu svůj tvar nemění ani působením velké síly. Tělesa z hlíny, dřeva, masa nebo plastelíny mírně změní svůj tvar i při působení malé síly. I tato tělesa však docela dobře udržují svůj tvar. Také není snadné rozdělit takové těleso na několik částí. Ani jejich objem běžnými prostředky nezměníme. Říkáme, že taková tělesa jsou tvořena pevnými látkami.
Nápoje, ocet, med, olej nebo benzín či nafta mohou tvořit těleso jen tehdy, když jsou v nějaké nádobě. Jakmile nádobu nahneme, nebo použijeme jinou nádobu, změní se tvar tělesa. Látky, které se takto chovají, nazýváme kapalné látky (kapaliny). Kapaliny můžeme snadno přelévat z jedné nádoby do druhé, vždy přijmou tvar nádoby. Vezmi nepoužitou plastovou injekční stříkačku bez jehly, naplň ji vodou, palcem zacpi otvor a pokus se stlačit píst. Pak stříkačku vyprázdni a pokus opakuj. Jaký je rozdíl? Dobře uzavřenou plastovou láhev zcela naplněnou vodou zkus zmáčknout rukama. Pak láhev vyprázdni a pokus opakuj. Co pozoruješ?
14
U některých látek můžeme mít s určením skupenství potíže. Jedná se například o smolu na stromech nebo pastu na zuby. Také sklo velice pomalu teče, a tak staré okenní tabulky jsou dole silnější. Naopak písek se snadno přesýpá a mění tvar.
TĚLESO A LÁTKA Vzduch přijímá tvar nádoby, ve které je uzavřen. Jeho objem se ovšem dá na rozdíl od kapalin měnit poměrně snadno. Při nafukování duše u kola se mění válcový tvar vzduchu v hustilce na prstencový tvar v duši kola, jeho objem se při nahuštění několikrát zmenší. Vzduch je plynná látka (plyn). Mezi plyny patří i další látky, které se chovají stejně, například kyslík, dusík, vodík, hélium, oxid dusný, oxid uhličitý nebo oxid uhelnatý. Plyny tvoří těleso jen tehdy, když jsou v nějaké uzavřené nádobě. Podobně jako kapaliny je můžeme snadno přelévat. Kapaliny i plyny mohou volně proudit – téci –, proto je označujeme společně jako tekutiny. K rozlišení výrazně odlišných stavů látek užíváme pojem skupenství. Železo, mramor a beton jsou ve skupenství pevném, olej, med a benzín ve skupenství kapalném a vzduch, kyslík a dusík ve skupenství plynném.
Oxid dusný se prodává v bombičkách, v láhvi na šlehačku zvětší svůj objem mnohokrát.
Zkus pod vodou přelít vzduch z jedné nádoby do druhé.
Někdy se setkáme i se čtvrtým skupenstvím, kterému se říká plazma. Je to zvláštní stav látky, který vzniká například v plameni, ve svítících zářivkách, při elektrickém sváření i jinde. Také hvězdy jsou ve skupenství plazmatu.
Látky mohou být ve skupenství pevném, kapalném a plynném. těleso z látky ve skupenství
mění snadno
pevném
nemění
Slunce je jako jiné hvězdy ve skupenství plazmatu.
tvar, objem
kapalném
tvar
plynném
tvar, objem
objem
Otázky a úkoly
➊ Které plyny vdechuje a vydechuje člověk? ➋ Z jakých látek se skládá vzduch? ➌ Uveď aspoň tři příklady těles v plynném skupenství a tři příklady těles v kapalném skupenství.
➍ Která tělesa v tůni mohou být v pevném, která v kapalném a plynném skupenství?
15
Biologové a lékaři používají pojem plazma pro určité tekutiny. Například v buňkách se nachází cytoplazma, karyoplazma, … Slovo plazma je však v biologii rodu ženského, kdežto ve fyzice rodu středního.
TĚLESO A LÁTKA
Skupenství vody Tomáš přišel ze školy. Snaží se se svými novými znalostmi pochlubit rodičům a zároveň je tak trochu napálit: „Co myslíš, táto, je řeka těleso?“ „Pokud si vzpomínám,“ nenechá se splést otec, „těleso má mít nějaký tvar. To se u řeky nedá stanovit, například se nedá přesně říci, kde řeka končí, ať už vtéká do moře či do jiné řeky, stejné je to i u přítoků. Podle mého řeka není těleso.“ „Správně,“ říká poněkud zklamaný Tomáš, „ale řekni mi, z jaké látky je řeka.“ „No, pokud bereme řeku jen jako to, co teče v řečišti a nebudeme brát v úvahu živočichy a znečištění, tak se dá říci, že řeka je z vody.“ Tomáš konečně cítí příležitost tátu nachytat. „A co v zimě, když řeka zamrzne, to je přece z ledu!“. Náhle vstoupí do rozhovoru maminka: „Já vás tu poslouchám a málem se mi vyvařila voda na špagety.“
Voda má velký význam pro vznik života a jeho rozvoj na Zemi. Nedokážeme si představit, že by život mohl vzniknout někde ve vesmíru bez existence vody. Mezi vodní plochy patří také slatě. Nacházejí se v místech s velkým výskytem rašeliny, která dává vodě charakteristickou tmavou barvu.
Voda je látka, která může existovat za běžných podmínek ve všech třech skupenstvích. Nejčastěji se s ní setkáváme v podobě kapaliny. Vyjmenuj alespoň pět názvů, které používáme pro vodní plochy. Seřaď je od největší po nejmenší. Jedná se o tělesa? I pro tekoucí vodu používáme více pojmů: stružka, potůček, potok, říčka, řeka, tok, veletok, ale také například vodopád. V kapalném skupenství najdeme vodu i ve formě deště, rosy, orosení studené láhve, zamlžení oken či brýlí. Součástí vzduchu je voda v plynném skupenství – vodní pára. Jestliže vstoupíme ze zimy do teplé místnosti, začne se vodní pára při dotyku se studenými brýlemi přeměňovat na maličké kapičky vody, vzniká zamlžení brýlí. Podobně se v zimě usazují malé kapičky vody na vnitřní straně oken. Malé kapičky vody se usazují také na chladných tělesech, například na plechovce s nápojem, kterou vyndáme z lednice, na sklenici, do které nalijeme studený nápoj, na rostlinách při nízké teplotě vzduchu, … Jak vzniká rosa? Proč se zamlžují brýle či okna?
16
Jak se nazývají vodopády na obrázku vlevo? Kde se nacházejí? Množství vodní páry ve vzduchu popisuje fyzikální veličina vlhkost vzduchu. Čím vyšší je teplota vzduchu, tím více vodních par může vzduch obsahovat. Jestliže teplý vzduch obsahuje hodně vodních par a ochladíme jej, začne se vodní pára přeměňovat na kapičky vody. Teplotě, při které začnou kapičky vznikat, říkáme rosný bod.
Pro život na Zemi je důležitý koloběh vody. Popiš některé možnosti návratu vody do vodovodního kohoutku.
TĚLESO A LÁTKA
Co mají společného obrázky hrnce s vařící vodou, parní lokomotivy a bouřkového mraku? Ve všech třech případech jsme zvyklí bílá oblaka označovat slovem „pára“. Ve skutečnosti se ale nejedná o vodní páru, protože vodní pára není vidět, je průhledná. Na obrázcích se již jedná o útvar složený z malých kapiček vody, tedy o mlhu. V zimě se při nízkých teplotách může voda změnit na led, který je ve skupenství pevném. Pro tělesa a látky v pevném skupenství vody používáme mnoho různých názvů. Mlha je tvořena malými kapičkami vody
Velikost kapiček vody v mlze je pouze několik setin milimetru. Je menší než tloušťka lidského vlasu. Dešťové kapky jsou mnohem větší než kapky vody v mlze. Obvykle mají velikost několik milimetrů. Dešťové kapky i kapky v mlze jsou kulaté.
Jmenuj některá tělesa a látky, která jsou tvořena pevným skupenstvím vody. Využij přitom následující obrázky.
I v domácnostech se můžeme často setkat s námrazou. Nejčastěji vzniká na předmětech v mrazničce či v mrazicím boxu. Vzniká přeměnou vodní páry obsažené ve vzduchu. Námrazu můžeme pozorovat také na oknech s jednoduchým zasklením. Vytváří krásné obrazce, které nazýváme ledové květy.
Voda patří k několika látkám, jejichž pevné skupenství se může přímo měnit v plyn. Tento proces se nazývá sublimace. Přímá přeměna plynu v pevnou látku je desublimace.
17
TĚLESO A LÁTKA S pevným skupenstvím se setkáme i u srážek. V zimě nám sníh obvykle udělá radost. O kroupách v létě to říci nemůžeme.
Které sporty jsou spojeny s pevným skupenstvím vody?
S pevným skupenstvím vody jsou spojeny ještě dva jevy, které lidé často nerozlišují: náledí a ledovka. Obě slova popisují jevy, které přinášejí dopravní nehody. Liší se však svým vznikem. Náledí vzniká tak, že v noci zmrzne na silnicích voda, například z roztátého sněhu. Ledovka vzniká při dešti, který mrzne na prochlazeném zemském povrchu nebo na automobilu. Vytváří přitom velmi hladkou souvislou vrstvu.
Voda může existovat ve třech skupenstvích: v pevném, kapalném a plynném. Za běžných teplot jde o látku kapalnou. Voda v pevném skupenství se označuje led, v plynném skupenství vodní pára. Vodní pára není vidět, je průhledná.
Bude doplneno na konci - Popelka
Otázky a úkoly
➊ Jak vzniká námraza na oknech? Na které straně okna vzniká?
➋ Ve kterých známých pohádkách či filmech se setkáš s vodou v pevném skupenství?
➌ Jak se jmenuje autor obrázků typicky zimní české krajiny?
18
Bude doplneno - Ledovka
TĚLESO A LÁTKA
Atomy a molekuly Vašek se naučil, co je to těleso, co je látka a to, že látky mohou být v různých skupenstvích. Přemýšlel také, zda písek má skupenství kapalné, když v suchém stavu částečně přijímá tvar nádoby, nebo má skupenství pevné. Vzpomněl si přitom, jak byl s rodiči v létě u moře a jak si s kamarádem stavěl z písku hrad. Hrad byl přece z písku, a i když se dal měnit jeho tvar, postavený hrad neměnil tvar samovolně, písek byl ve skupenství pevném. Když ale začala vysychat voda z písku, hrad se začal hroutit, měnil tvar samovolně. Suchý a mokrý písek jsou trochu odlišné látky. Suchý písek je směs drobných kaménků a vzduchu, mokrý písek je směs kaménků a vody. JaUž jsme se naučili, že některé látky jsou směsi dalších, jednodušších látek. Pokus se najít k písku, dřevu a žule ještě nějaké takové látky. Zkus naopak jmenovat látky, které jako směsi jiných látek nevypadají.
Až budete mít v přírodopisu příležitost, podívejte se, jak vypadá pod mikroskopem papír.
Možná, že jste mezi látkami, které nevypadají jako směsi jiných látek, jmenovali i papír. Podívejte se ale na obrázky, na kterých jsou fotografie papíru z mikroskopu:
Jsou vůbec některé látky tak jednoduché, aby se při sebevětším zvětšení jevily stále stejně? Tuto otázku si pokládali přemýšliví lidé už od dávných dob. Před více než dvěma tisíci let se takoví myslitelé – říkalo se jim filozofové – rozdělili podle názoru do dvou skupin. Jedni říkali, že některé látky jsou tak jednoduché, že je možné je dělit na stále menší a menší kousíčky a pořád bude vzhled látky stejný. K takovým filozofům patřil například Aristoteles. Jiní filozofové (například Leukippos a Démokritos) tvrdili, že každá látka má při dostatečném zvětšení podobu písku: tvoří ji malá pevná tělíska, mezi kterými je prázdný prostor. Těmto malým tělískům začali říkat atomy. Před dvěma sty lety se podařilo dokázat, že pravdu měli ti filozofové, kteří tvrdili, že každou látku tvoří atomy. Tyto částečky látky pokládali vědci dlouho za nedělitelné. Z řeckého slova atomos = nedělitelný také pochází název atomů. Atomy mohou být u některých látek jakoby slepené: drží pevně u sebe a trochu se podobají mokrému písku. Tak vypadají látky ve skupenství pevném. Látky ve skupenství kapalném mají atomy, které jsou stále stejně daleko od sebe, ale mohou po sobě klouzat. Taková látka se podobá suchému písku.
19
Aristoteles (na obrázku) , Leukippos a Démokritos žili ve starověkém Řecku ko lem roku 400 př. n. l. Přestože se Aristoteles ohledně existence atomů mýlil, jeho rozsáhlé dílo je základem mnoha věd. Co znamená zkratka př. n. l. za letopočtem?
fotografie z moderního mikroskopu ukazuje pravidelné rozložení atomů v pevné látce
TĚLESO A LÁTKA Látky ve skupenství plynném pak mají atomy, které se mohou od sebe vzdalovat (i přibližovat). To je také důvod, proč plynné látky snadno mění svůj objem. Atomy různých látek jsou různé. Látka, jejíž atomy jsou všechny stejné, se jmenuje prvek. Dnešní fyzika zná 118 různých prvků. Prvkem je například železo, měď, zlato, kyslík, dusík, vodík nebo uhlík.
Jmenuj tělesa, obsahující uvedené prvky. Znáš ještě nějaké jiné prvky? Zkoumáním vlastností jednotlivých prvků se zabývá chemie, se kterou se seznámíte později. Chemici jednotlivým prvkům přiřadili značky, které jsou nejčastěji jednopísmenné či dvojpísmenné. Značky nejběžnějších prvků jsou uvedeny v tabulce.
prvek
značka
vodík
H
kyslík
O
uhlík
C
dusík
N
železo
Fe
zlato
Au
Některé atomy se ochotně a velmi pevně spojují do skupin dvou, tří nebo více atomů. Takové skupině potom říkáme molekula. Molekula kyslíku je například složená ze dvou atomů kyslíku, značíme ji O2. Vodu (H2O) tvoří molekuly, které jsou složeny ze dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku.
Před více než sto lety dokázali vědci, že i atomy se mohou dělit. Atomy některých látek se dokonce dělí samovolně. Dnes umíme atomy dělit i uměle. Ve velkém množství se tak děje například v jaderných reaktorech atomových elektráren. V zeměpisu jste se učili o složení atmosféry naší planety. Ze kterých prvků je složena?
Čím se liší molekula oxidu uhličitého (CO2 ) od molekuly oxidu uhelnatého (CO)?
snubní prstýnky se většinou vyrábějí ze zlata
model molekuly vody (H2O)
některé molekuly, hlavně molekuly látek tvořících živé organismy, jsou velmi složité
tuha
Všechny látky jsou složené z atomů. Látka tvořená atomy jednoho druhu se nazývá prvek. Atomy se mohou spojovat do větších celků, kterým říkáme molekuly.
Z uhlíku je diamant, tvoří však i převážnou část sazí a tuhy v obyčejné tužce.
Látky, které jsou složeny z molekul tvořených atomy různých prvků, se nazývají sloučeniny.
Otázky a úkoly
➊ Některé prvky mají názvy cizojazyčné i české. Víš, jak se česky označuje aluminium?
➋ S využitím tabulky značek prvků urči, z kolika a jakých atomů se skládá molekula glukózy (hroznového cukru) C6H12O6. model molekuly glukózy
20
Molekuly ozónu v atmosféře Země nás chrání před ultrafialovým zářením. Obsahují tři atomy kyslíku. Jaké je značka této molekuly?
TĚLESO A LÁTKA
Vlastnosti atomů a molekul Podívejte se na krystalový cukr, písek, sůl a krupici. Zcela jasně vidíte, že tyto látky jsou tvořeny jednotlivými malými zrnky. Podíváte-li se ale na hladkou mouku a práškový cukr nebo na cement, jednotlivé kousíčky prostým okem neuvidíte. Při pohledu silnou lupou nebo mikroskopem však zjistíte, že i tyto látky jsou tvořeny velmi malými částečkami. Atomy a molekuly jsou však ještě stotisíckrát menší než částečky hladké mouky. Jsou tak malé, že si to dovedeme jen těžko představit. Kdybychom například zvětšili atom do velikosti hrací kuličky a mravence zvětšili také tolikrát, byl by takový mravenec větší než Česká republika. Představme si, že máme spočítat všechny atomy v jednom zrnku hladké mouky. I kdyby počítali všichni lidé, kteří žijí v České republice, a každý by spočítal 100 atomů za minutu, trvalo by jim počítání několik let.
Mapa bude vyměněna - vektor
Kdyby se všichni lidé na celé zeměkouli zmenšili na velikost atomů a postavili do řady, dostali bychom řádku dlouhou necelý metr. Lidé z České republiky by pak tvořili pouhý milimetr z této délky.
U pevných látek se často stává, že se atomy seskupují do pravidelných útvarů, které mohou dosáhnout viditelné velikosti. Můžeme pak pozorovat krystaly.
Vypěstuj si doma krystaly kuchyňské soli. Do sklenice s malým množstvím vody pomalu syp sůl tak dlouho, až se přestane rozpouštět. Pak dej sklenici na místo, kde se s ní nebude dlouho hýbat. Voda bude vysychat a na dně i stěnách nádoby se objeví krystaly soli. Čím pomaleji bude voda vysychat, tím větší krystaly získáš.
21
Pokud bychom zvětšili člověka stejně jako mravence na vedlejším obrázku, dva lidé stojící jeden na druhém by dosahovali až k Měsíci
TĚLESO A LÁTKA Atomy a molekuly plynů se neustále pohybují a narážejí do sebe i na stěny nádoby, ve které je plyn uzavřen. I atomy a molekuly kapalin se pohybují, vzdálenosti mezi nimi však zůstávají stále stejné. U pevných látek atomy kmitají okolo stálých poloh. Jsou-li v tekutině (plyny a kapaliny) rozptýleny malé pevné částečky, například pyl, je pod mikroskopem vidět neustálý pohyb těchto částeček. Je to způsobeno nárazy molekul tekutiny. Tomuto neustálému pohybu částeček v tekutinách se říká Brownův pohyb.
Velikost atomu je přibližně rovna 0,000 000 1 mm (to je jedna desetimiliontina milimetru).
Ve třídě kápni na misku několik kapek parfému. I když se v místnosti vzduch nepohybuje, za chvíli je parfém cítit po celé třídě. Do sklenice s vodou opatrně přilij trochu ovocné šťávy. Šťáva zůstane na dně sklenice nerozpuštěná. Sklenici přikryj a nech ji v klidu. Za několik dní bude šťáva rozpuštěná. Atomy a molekuly plynů i kapalin se neustále pohybují. I když jsou na počátku dvě kapaliny nebo plyny oddělené, pohybem molekul se postupně promíchávají. Vzájemnému pronikání molekul jedné látky mezi molekuly látky druhé se říká difúze. Difúze probíhá nejen u plynů a kapalin, ale může nastat i při dotyku pevných látek.
Atomy jsou velmi malé. Atomy a molekuly se neustále pohybují. Projevy pohybu molekul jsou Brownův pohyb a difúze.
Otázky a úkoly
➊ Co se stane s molekulami nebo atomy kapaliny při vypařování?. ➋ NVětšina kovů jsou prvky. Jaké další kovy kromě železa a mědi znáš?
22
Robert Brown [braun] (1773–1858), skotský botanik Který prvek má v lidském těle nejvíce atomů? Protože největší část člověka tvoří voda a molekula vody je tvořena dvěma atomy vodíku a jedním atomem kyslíku. Proto je v našem těle nejvíce atomů vodíku. Krystalickou strukturu mají i všechny kovy v pevném skupenství. Pevné látky, které nemají krystalickou strukturu, označujeme jako amorfní látky. Patří k nim například sklo a některé plasty.
