Vnitřní energie. Teplo (Učebnice strana 43) V 6. ročníku jsme se seznámili s tím, že při zahřívání a ochlazování těles se mění jejich objem.Tento jev se nazývá teplotní roztažnost těles. Teplotní roztažnosti kapalin se využívá k měření teploty v kapalinových teploměrech. Při změnách teploty si tělesa předávají teplo. Lidé si představovali, že teplo jakási neviditelná látka, „fluidum“. Toto tepelné fluidum přechází z místa s vyšší teplotou do místa s nižší teplotou podobně jako voda v řece přechází z vyšší polohy do nižší. Tato teorie však nestačila k vysvětlení zahřívání těles při tření. Tepelné jevy souvisí s částicovým složením látek.

Látky jsou složeny z částic (Učebnice strana 43 – 46) Už starořečtí filozofové tušili, že různé vlastnosti látek souvisí s tím, že všechny látky se skládají z nepatrných částic. Předpokládali, že různé látky se skládají z různých částic. Tyto domněnky se podařilo experimentálně potvrdit až o mnoho století později díky speciálním mikroskopům.

Rozstříknutí vody rozprašovačem Voda z nádoby se rozstřikuje na malinké kapky, které nevidíme.

Vyluhování sáčku čaje ve vodě. Do sklenice vložíme sáček čaje a opatrně zalijeme vodou. Přestože nebudeme vodu ve sklenici promíchávat, po určité době se voda ve sklenici obarví. Částice vody i barviva čaje se ve sklenici neustále neuspořádaně pohybují všemi směry. To umožňuje pronikání částic jedné látky mezi částice jiné látky. Samovolné pronikání částic jedné látky mezi částice jiné látky nazýváme difuze.

V roce 1827 pozoroval skotský botanik Robert Brown zrnka pylu v kapce vody a zjistil jejich trhavý pohyb. Částice vody se neustále neuspořádaně pohybují a přitom narážejí do pylových zrnek (nebo jiných částeček) ze všech stran. Tím se tyto částečky posouvají a otáčejí. Výsledkem je trhavý neuspořádaný pohyb těchto částeček nazývaný Brownův pohyb. Difuze i Brownův pohyb nepřímo potvrzují, že částice, ze kterých jsou složeny látky, se neustále a zcela neuspořádaně pohybují. Všechny látky jsou složeny z částic nepatrných rozměrů. Částice látek se neustále neuspořádaně pohybují. O tomto pohybu částic nepřímo svědčí Brownův pohyb a difuze.

Částice na sebe navzájem působí silami, které je udržují pohromadě, např. při lámání zápalky musíme vynaložit určitou sílu k překonání sil působících mezi částicemi. Stlačená pružina prsty od sebe odtahuje. Podobně působí síly mezi molekulami. Když se molekuly velice těsně přiblíží, jsou vzájemně odpuzovány, jakmile se jen trochu oddálí, jsou vzájemně přitahovány. Částice látek na sebe působí přitažlivými silami. Tyto síly působí jen když jsou částice velice blízko sebe. Mezi sebou se přitahují nejen částice téže látky, ale i částice různých látek (přilnavost).

Pevná látka Mezi částicemi pevné látky působí pevné chemické vazby, které jim určují stálé místo uvnitř látky (nemohou měnit svoji polohu vzhledem k ostatním molekulám). Proto mají tělesa z pevných látek stálý tvar. Nejenom, že jsou mezi jejich molekulami a atomy pevné chemické vazby, ale většinou jsou rozmístěny pravidelně, v pravidelných tvarech. Takovým pevným látkám říkáme krystalické látky, zkráceně krystaly. Příkladem krystalické látky je třeba led, sůl, křemen, tuha, diamant. To, jak jsou molekuly uspořádány uvnitř krystalu se většinou projeví i navenek v jejich vnějším tvaru.

Krystalické látky složené ze stejných atomů mohou mít zcela odlišné vlastnosti. Příkladem můžou být krystaly atomu uhlíku. Uspořádáním atomů uhlíku do šestiúhelníků, vznikne tuha (grafit), látka, která je měkká a maže se. Uspořádáním atomů uhlíku do speciálně propletených krychlí, vznikne diamant, látka, která je nejtvrdší na světě. V pevných krystalických látkách jsou částice pravidelně uspořádány, což se navenek projevuje vytvářením krystalů. Vzájemné silové působení částic omezuje jejich pohyb na kmitání kolem pravidelně uspořádaných poloh. Silové působení mezi částicemi brání změně tvaru pevných těles. Existují však i pevné látky, které pravidelné uspořádání svých molekul nemají. Takovým pevným látkám říkáme amorfní látky. Příkladem amorfní látky je třeba vosk (parafín), asfalt, sklo.

Kapalina Částice kapaliny se mohou volněji přemísťovat, proto lze snadno měnit tvar kapalin podle nádoby, kapalina je tekutá. Mezi částicemi kapaliny působí přitažlivé síly, které drží kapalinu pohromadě (kapky). Je-li kapalina v nádobě v klidu, vlivem gravitační síly Země se částice kapaliny posouvají vždy na níže položená místa, až se ustálí hladina kapaliny ve vodorovné rovině. Podobně jako v pevných látkách jsou částice blízko sebe, proto jsou kapaliny téměř nestlačitelné. V kapalinách nejsou částice pravidelně uspořádány a mohou se vzájemně snadněji přemisťovat než v pevných látkách. Proto snadno mění svůj tvar, jsou tekuté a v klidu vytvářejí v gravitačním poli Země vodorovnou hladinu. Protože jsou částice kapalin blízko sebe, jsou kapaliny prakticky nestlačitelné. Některé krystalické látky mohou být i tekuté, nazývají se kapalné (tekuté) krystaly. Využívají se např. v displejích hodinek, kalkulaček, digitálních přístrojích.

Plyny Molekuly plynu se mohou zcela volně pohybovat prostorem, dokud nenarazí na nějakou pevnou překážku (například stěnu nádoby), občas změní svůj směr pohybu kvůli srážce s jinou molekulou. Plyny jsou stlačitelné, protože jejich částice jsou od sebe více vzdáleny než v kapalinách. Přitom na sebe působí jen velice slabými přitažlivými silami. Proto jsou rozpínavé a po určité době vyplní celou nádobu (místnost). V plynech se částice pohybují volně a zcela neuspořádaně. Vzájemně na sebe působí jen zcela nepatrnými přitažlivými silami. Proto jsou plyny rozpínavé a snadno stlačitelné. Po určité době vyplní nejen celou nádobu, ale i např. místnost apod. Kapaliny i plyny se mohou přelévat, mohou volně proudit, jsou tekuté. Označujeme je společně jako TEKUTINY. Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 47.