А.1.1 · Вода

Этот раздаточный материал охватывает выбранные темы SL для курса, впервые оцениваемого в 2025; он не является полным syllabus (учебной программой).

Предварительные требования: читать указанные количества и единицы, использовать арифметику и моделированные условия ниже.

Примеры являются оригинальными и вымышленными: они не представляют собой реальные измерения или реальные студенческие исследования.

Что могло бы объяснить это наблюдение?

• Капелька воды сохраняет форму на листе. Её поведение обусловлено взаимодействиями между молекулами, а не наличием «кожи» из твёрдой воды.

Постройте модель

• Молекулы воды являются полярными.
• Притяжение между частично положительным водородом одной молекулы и частично отрицательным кислородом другой образует водородную связь.
• Когезия — это притяжение между молекулами воды; адгезия — притяжение к другой поверхности.
• Когезия: Притяжение между молекулами одного и того же вещества.
• Адгезия: Притяжение между различными веществами.

Выберите доказательства для проверки гипотезы

• Те же межмолекулярные взаимодействия помогают объяснить поверхностное натяжение и энергию, необходимую для изменения температуры.
• Нагрев изменяет движение молекул и взаимодействия; он обычно не разрывает ковалентные связи O–H.

В лаборатории: Сравните равные капли на чистых поверхностях при фиксированной температуре. Измеряйте угол контакта или смачивание одинаково. Моющее средство изменяет систему, поэтому регистрируйте концентрацию, а не считайте все жидкости эквивалентными.

Работайте с известными величинами

• Известно: 0.100 кг воды нагревается на 5.0 К; удельная теплоёмкость составляет 4,180 Дж/(кг·К).
• Q = mcΔT = 0.100 × 4,180 × 5.0 = 2,090 Дж.
• Этот расчёт не включает энергию, поглощённую сосудом, и потери в окружающую среду.

Ваш ход: Используйте c = 4,180 Дж/(кг·К). Рассчитайте Q для 0.200 кг воды, нагретой на 5.0 К.

Проверьте вывод и его границы применимости

• Водородные связи между молекулами отличаются от ковалентных связей внутри молекулы воды.
• Полярность сама по себе не делает каждое вещество хорошо растворимым в воде.

Неверно: При кипении воды не разрываются ковалентные связи O–H. Кипение разделяет молекулы друг от друга, преодолевая межмолекулярные водородные связи. Ковалентные связи O–H внутри каждой молекулы сохраняются — пар по-прежнему представляет собой H2O.

Ключевые моменты:

• Молекулы воды являются полярными.
• Те же межмолекулярные взаимодействия помогают объяснить поверхностное натяжение и энергию, необходимую для изменения температуры.
• Обращайте внимание: водородные связи между молекулами отличаются от ковалентных связей внутри одной молекулы воды.

Записать при теплопередаче 1672 Дж

• 0.100 кг воды нагревается на 4.0 К. Используйте 4180 Дж на килограмм на кельвин.
• Кипячение разделяет молекулы. Оно не разрывает ковалентные связи O-H.