Урок-лекция
Скачать 1.2 Mb.
|
§48. В мире веществ и материалов(урок-лекция) Если я тебя придумала, Стань таким, как я хочу. Вроде бы песня называется «Самый лучший человек на свете» исполняла в конце 60-х годов Пьеха, авторов не знаю, попробую отыскать. М ? ожет ли природа удовлетворить все нужды человечества? Какую роль в благосостоянии человека играют синтетические вещества и материалы? Какими необычными свойствами обладают искусственно созданные вещества? Что определяет необходимые свойства веществ, которые нужно достигнуть? О ! дносторонняя проводимость. Ферромагнетики. Ферриты. Сверхпроводники. Жидкие кристаллы. Экологически чистые вещества. П * редставления о полимерах. (Химия, основная школа). Взаимодействие частиц вещества. Модели строения газов, жидкостей и твердых тел. Проводники, диэлектрики и полупроводники. (Физика, основная школа). Возрастающие потребности человечества. Человек – часть природы. Многие века она дает ему все необходимое для жизни. Кислород для дыхания. Воду для утоления жажды. Почву, богатую питательными веществами, для земледелия. Природа источник физического здоровья и эстетического наслаждения человека. Однако по мере роста материального благосостояния общества, нарастания научно-технического прогресса, природе становится все труднее удовлетворять запросы человечества. Тем более что оно все больше нуждается в материалах, обладающих набором особых, часто противоречивых, свойств. Например, мы хотим, чтобы наша одежда была прочной, но не жесткой, защищала от холода и не вызывала перегрева, была водонепроницаемой, легкой и не мялась. Материал для такой одежды должен быть твердым и эластичным, легким и прочным, обладать теплоизолирующими свойствами и одновременно иметь высокую теплопроводность, водостойким, а еще лучше водоотталкивающим. Нужны вещества и с другими свойствами: звуко- и электроизоляторы, окрашенные и прозрачные, жаростойкие и иные. Не менее важно и то, чтобы подобные материалы легко обрабатывались, давая при этом минимальные потери и брак. Человек еще в древние времена научился получать вещества, не существующие или редко встречающиеся в природе. Так были изобретены металлы и порох, кирпич и фарфор, бумага и ткань. Однако если подобные изобретения были во многом обусловлены случайными открытиями ремесленников, то развитие техники поставило перед естественными науками задачу целенаправленного поиска веществ со вполне определенными и необходимыми свойствами. В свою очередь развитие техники позволяло создавать исключительные, не существующие в природе условия для производства новых веществ. Так, например, изобретение тепловых двигателей потребовало более качественного топлива, чем сырая нефть, что во многом определило получение бензина в результате перегонки нефти. Развитие электротехники обусловило потребность в хорошо проводящих и дешевых для изготовления металлах. В свою очередь становление электроэнергетики дало возможность получать эти металлы электрохимическим путем. Необычные свойства известных веществ и новые вещества с уникальными свойствами. Ярким примером, иллюстрирующим проблему получения веществ с заданными свойствами, являются полупроводники. Полупроводниками являются такие вещества, как, например, германий или кремний. Казалось бы, такое свойство полупроводников, проводить ток лучше изоляторов, но хуже проводников (это и дало им название) не являлось уникальным и не могло быть востребованным. Однако уникальным оказалось свойство контактов полупроводников с металлами – односторонняя проводимость, то есть проводимость тока лишь в одном направлении. Это свойство использовалось еще в первых детекторных приемниках. В дальнейшем развитие радиотехники привело к целенаправленному поиску получения полупроводников, обладающих улучшенными свойствами односторонней проводимости. Для этого пришлось создать технологию получения кристаллов полупроводников содержащих лишь малые примеси (доли процентов), а затем научиться различными способами вводить «нужные» примеси в эти кристаллы, получая полупроводники n-типа и p-типа. Так появились полупроводниковые диоды, транзисторы и, наконец, интегральные микросхемы. Однако на этом история поиска новых полупроводников не закончилась. Оказалось, что полупроводники могут успешно использоваться в приемниках светового излучения, в устройствах преобразующих солнечное излучение в электроэнергию (солнечные батареи), в устройствах эффективно и с большим КПД излучающим свет. В каждом типе устройств были нужны свои специфические свойства, что стимулировало синтез соответствующих веществ. Современные используемые в самых различных устройствах полупроводники по свойствам существенно отличаются, от тех, что были известны в «дополупроводниковую» эру. Развитие техники привело к созданию веществ с совершенно необычными свойствами. Известные вам магниты относятся к классу веществ, которые называются ферромагнетиками. Эти вещества усиливают магнитное поле, создаваемое токами, или сами создают такое поле. Как вы знаете, магниты изготавливаются из сплавов железа и поэтому являются проводниками. Однако развитие радиотехники привело к необходимости иметь непроводящие ферромагнетики для работы в высокочастотных трансформаторах. И такие вещества – ферриты были созданы. Еще одним примером являются сверхпроводники – вещества с нулевым электрическим сопротивлением. Сверхпроводимость была открыта еще в 1911 г. Однако свойство это проявлялось лишь при сверхнизких температурах (порядка 10 К или –2600С). Это затрудняло практическое использование сверхпроводников. В течение длительного времени ученые вели поиск сверхпроводников, способных проявлять свои свойства при более высоких температурах. Успех пришел лишь в 1987 г., когда синтезированы сверхпроводники, не теряющие своих свойств до температур порядка –1700С. Эти температуры получать уже гораздо легче, что привело к созданию и практическому использованию новых приборов. Но и это не предел, ученые целенаправленно ищут возможность создания сверхпроводников, работающих при более высоких температурах вплоть до комнатной. Создавая новые вещества и материалы, человек не забывает искать области применения и тем соединениям, которые своими необычными свойствами долгие годы не дают покоя его пытливому уму. Яркий тому пример – жидкие кристаллы. Будучи открыты более 100 лет назад австрийским ботаником Ф. Рейнитцером, наблюдавшим две точки плавления сложного эфира холестерина (холестерилбензоата), долгое время они не находили практического применения. И лишь в середине 60-х годов прошлого века на них обратили внимание в связи с бурным развитием микроэлектроники. Этой отрасли промышленности потребовались вещества, способные отражать и передавать информацию, потребляя при этом минимум энергии. Особенность этих веществ в том, что в определенном температурном интервале выше точки плавления они сочетают одновременно и свойства жидкостей (текучесть, способность к образованию капель), и кристаллических тел (анизотропию, то есть зависимость физических свойств кристалла от направления их измерения). Новые задания на будущее. Новые времена ставят новые задачи. Человек научился получать пластмассы с самыми разными свойствами. Однако в последние годы выяснилось, что такие всегда считавшиеся полезными свойства пластмасс, как способность противостоять различным химическим веществам, становится вредным. Пластмассовый мусор – бутылки, упаковки, пакеты плохо разлагаются под воздействием природных факторов и загрязняют окружающую среду. А значит, требуются пластмассы, «живущие заданное время», а затем разлагающиеся. И поиск способа получения таких веществ уже ведется. Вышеприведенный пример является лишь частным случаем того, что в настоящее время все чаще требуется получать экологически чистые вещества, то есть вещества, в малой степени загрязняющие окружающую среду. Другим примером является отказ от использования фреонов, долгое время применявшихся в холодильных установках. Когда выяснилось, что эти, казавшиеся безобидными вещества являются возможной причиной, уничтожающей озоновый слой нашей планеты, многие страны поставили задачу найти новые экологически чистые вещества для холодильников, и успешно решили эту задачу.
Получение веществ и материалов с заданными свойствами – важнейшая задача современной науки. Развитие техники, как и развитие общества, дают все больше заданий для поиска новых веществ с уникальными свойствами. 1. Приведите примеры веществ, которые были получены путем целенаправленного научного поиска, и о которых не говорилось в данном параграфе. 2. Приведите примеры веществ не являющихся экологически чистыми. 3. Что Вы могли бы предложить ученым в качестве задачи для целенаправленного поиска веществ с заданными свойствами? § 49. От полимеров природных к полимерам синтетическим. Сжигать нефть все равно, что топить печь ассигнациями |
Похожие:
 | Урок формирования знаний Конференция, урок-диспут, урок-лекция, урок-экскурсия,, урок-поиск, урок снежный ком и др | | Лекция I и проблема языка и сознания лекция II 31 слово и его семантическое... Монография представляет собой изложение курса лекций, про* читанных автором на факультете психологии Московского государственного... |
| «Давление газа» Данный урок является развивающим, так как он проводится с использованием новых технологий (интерактивная лекция). Лекция сопровождается... |  | Лекция религии современных неписьменных народов: человек и его мир... Редактор Т. Липкина Художник Л. Чинёное Корректор Г. Казакова Компьютерная верстка М. Егоровой |
| Урок конференция. Доклады и выступления учащихся по следующим темам Расцвет реализма в литературе, живописи, музыке, театральном искусстве. Урок лекция с элементами беседы | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Урок 1-й. Урок – лекция «Эвенки Забайкалья: общая характеристика. Традиционное жилище эвенков» |
| Урок информатики на тему: «Знакомство с графическим редактором Paint.» Тип урока по форме проведения: урок – лекция с элементами исследования и имитации деятельности компьютерных художников на этапе выполнения... | | Лекция №5 Лекция №5 Вредные вещества и их воздействие на человека. Основы промышленной токсикологии |
| Урок патриотизма Урок лекция, основанный на использовании технологий развивающего обучения Новицкий И. Б. Римское право: учеб для юрид высш учеб заведений и фак. 2011. 298 с. 30 экз | | Урок изучения нового Урок изучения нового традиционный (комбинированный), лекция, экскурсия, исследовательская работа, учебный и трудовой практикум. Имеет... |
| Урок-лекция Назначение и использование компас-график. Гост оформления конструкторской документации | | Урок-лекция Рассмотрите изображение странного объекта. Выскажите версии относительно его предназначения |
| Урок изучения нового материала Лекция 12. Основные вопросы управления образованием и организации учебного процесса 72 | | Урок Русская литературно-критическая и философская мысль второй половины... Рабочая программа по предмету «Литература» в 10 классе создана на основе федерального компонента государственного стандарта основного... |
| Урок 114. «Мятежный человек, полный бунтующих страстей». Слово о... Урок посвящается биографии писателя и обзору его творчества. Лекция учителя и сообщения заранее подготовленных учеников о личности... | | Лекция. Проектирование графического интерфейса пользователя Лекция №11 Комплексная программа «Программа воспитания и обучения в детском саду» под редакцией М. А васильевой, В. В. Гербовой, Т. С. Комаровой... |
