Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 2 (1-6) (σελ. 27-28) – ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 2 (1-6)

Πλήρεις λύσεις των 6 ερωτήσεων του κεφαλαίου 2 — ο χαρακτηρισμός ομογενών και ετερογενών συστημάτων, οι προτάσεις Σωστού/Λάθους, η συμπλήρωση των κενών, οι ορισμοί του συστήματος και της φάσης, τα παραδείγματα ανοιχτού, κλειστού και απομονωμένου συστήματος και η επιφάνεια διαχωρισμού.

Ερώτηση 1 — Ομογενή και ετερογενή συστήματα

Ερώτηση: Να συμπληρώσετε τα κενά του παρακάτω πίνακα:

Απάντηση:

• Ο πίνακας του βιβλίου ζητά να χαρακτηριστεί καθένα από τα εννέα υλικά ως χημική ένωση ή μίγμα και ως ομογενές ή ετερογενές σύστημα.

  Το κριτήριο (σελ. 23): ομογενή, τα οποία διατηρούν τις ίδιες τιμές σε ορισμένες ιδιότητες όπως π.χ. η πυκνότητα, ο δείκτης διάθλασης, η θερμοκρασία κ.ά. σε όλη την έκταση του συστήματος (σε κάθε σημείο του)· ετερογενή, τα οποία αποτελούνται από περισσότερες της μίας περιοχές ομογένειας.

  Ένωση - μίγμα	Χημική ένωση ή μίγμα	Ομογενές / ετερογενές σύστημα
  Ατμοσφαιρικός Αέρας	μίγμα	ομογενές
  Διάλυμα	μίγμα	ομογενές
  Αίμα	μίγμα	ετερογενές
  Διαμάντι	χημική ένωση (καθαρή ουσία - άνθρακας)	ομογενές
  Πάγος	χημική ένωση	ομογενές
  Νερό	χημική ένωση	ομογενές
  Γάλα	μίγμα	ετερογενές
  Μεταλλικό νόμισμα	μίγμα (κράμα)	ομογενές
  Θαλασσινό νερό	μίγμα	ομογενές

  Η αιτιολόγηση

  • Ομογενή: ο ατμοσφαιρικός αέρας, το διάλυμα, το θαλασσινό νερό και το μεταλλικό νόμισμα (κράμα) είναι μεν μίγματα, αλλά διατηρούν τις ίδιες τιμές των ιδιοτήτων τους σε κάθε σημείο τους — αποτελούν μία μόνο περιοχή ομογένειας. Το νερό, ο πάγος και το διαμάντι είναι καθαρές ουσίες, άρα εξ ορισμού ομογενή.
  • Ετερογενή: το αίμα (πλάσμα + έμμορφα συστατικά) και το γάλα (γαλάκτωμα λίπους σε νερό) αποτελούνται από περισσότερες της μίας περιοχές ομογένειας· το γάλα είναι μάλιστα το τυπικό παράδειγμα συστήματος διασποράς που εμφανίζεται ως γαλακτώδες (σελ. 24).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ομογενή συστήματα είναι ο ατμοσφαιρικός αέρας, το διάλυμα, το διαμάντι, ο πάγος, το νερό, το μεταλλικό νόμισμα και το θαλασσινό νερό, γιατί διατηρούν τις ίδιες τιμές ορισμένων ιδιοτήτων σε όλη την έκτασή τους, δηλαδή αποτελούν μία μόνο περιοχή ομογένειας. Από αυτά, το διαμάντι, ο πάγος και το νερό είναι καθαρές ουσίες, ενώ ο ατμοσφαιρικός αέρας, το διάλυμα, το θαλασσινό νερό και το μεταλλικό νόμισμα είναι ομογενή μίγματα. Ετερογενή είναι το αίμα και το γάλα, γιατί αποτελούνται από περισσότερες της μίας περιοχές ομογένειας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 2 — Σωστό ή λάθος — ομογενή και ετερογενή

Ερώτηση: Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες είναι λανθασμένες (Λ);

Απάντηση:

• Οι προτάσεις και οι απαντήσεις | Πρόταση | Σ/Λ | |---|---| | α. Το ομογενές σύστημα διατηρεί τις τιμές ορισμένων ιδιοτήτων του ίδιες σε όλη του την έκταση. | Σ | | β. Το ομογενές σύστημα έχει διαφορετικές τιμές των ιδιοτήτων του σε κάθε σημείο του. | Λ | | γ. Το ετερογενές σύστημα αποτελείται από περισσότερες της μιας περιοχές ομογένειας. | Σ | | δ. Το ετερογενές σύστημα αποτελείται από μία μόνο περιοχή ομογένειας. | Λ |

  Η τεκμηρίωση (σελ. 23): τα συστήματα ανάλογα με την τιμή ορισμένων ιδιοτήτων τους διακρίνονται σε: 1. Ομογενή, τα οποία διατηρούν τις ίδιες τιμές σε ορισμένες ιδιότητες όπως π.χ. η πυκνότητα, ο δείκτης διάθλασης, η θερμοκρασία κ.ά. σε όλη την έκταση του συστήματος (σε κάθε σημείο του). 2. Ετερογενή, τα οποία αποτελούνται από περισσότερες της μίας περιοχές ομογένειας.

  Γιατί το β είναι Λάθος: περιγράφει ακριβώς το αντίθετο του ορισμού του ομογενούς — οι διαφορετικές τιμές των ιδιοτήτων από σημείο σε σημείο χαρακτηρίζουν το ετερογενές σύστημα.

  Γιατί το δ είναι Λάθος: μία μόνο περιοχή ομογένειας έχει το ομογενές σύστημα· το ετερογενές έχει περισσότερες της μίας.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σωστές είναι οι προτάσεις α και γ: το ομογενές σύστημα διατηρεί τις τιμές ορισμένων ιδιοτήτων του ίδιες σε όλη του την έκταση και το ετερογενές αποτελείται από περισσότερες της μιας περιοχές ομογένειας. Λανθασμένες είναι οι προτάσεις β και δ: το ομογενές σύστημα δεν έχει διαφορετικές τιμές των ιδιοτήτων του σε κάθε σημείο του, αλλά ίδιες, ενώ το ετερογενές δεν αποτελείται από μία μόνο περιοχή ομογένειας — αυτό ισχύει για το ομογενές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 3 — Συμπλήρωση κενών — φάση και επιφανειακή ενέργεια

Ερώτηση: Να συμπληρώσετε τις παρακάτω προτάσεις:

Απάντηση:

• α. Όταν δύο ή περισσότερες φάσεις βρίσκονται μαζί σε ένα σύστημα το όριο του διαχωρισμού τους λέγεται επιφάνεια ____ ή ____ . → επιφάνεια διαχωρισμού ή μεσεπιφάνεια (σελ. 25): όταν δύο ή περισσότερες φάσεις βρίσκονται μαζί σε ένα σύστημα το όριο του διαχωρισμού τους λέγεται Επιφάνεια Διαχωρισμού ή Μεσεπιφάνεια.

  β. Για την ελάττωση της τάσης μεταξύ των φάσεων και το σχηματισμό μεμβράνης γύρω από τα διασπαρμένα σωματίδια, χρησιμοποιούνται ουσίες που λέγονται ___ . → γαλακτωματοποιητές (σελ. 25): για την ελάττωση της τάσης μεταξύ των φάσεων και το σχηματισμό μεμβράνης γύρω από τα διασπαρμένα σωματίδια χρησιμοποιούνται σταθεροποιητικοί παράγοντες που γενικά ονομάζονται Γαλακτωματοποιητές.

  γ. Το έργο που καταναλώνεται για να αυξηθεί η επιφάνεια του υμένα του διαλύματος λέγεται ___ . → επιφανειακή ενέργεια (σελ. 25): το έργο που καταναλώνεται για να αυξηθεί η επιφάνεια του υμένα του διαλύματος λέγεται επιφανειακή ενέργεια.

  Η διάκριση από την επιφανειακή τάση: η επιφανειακή τάση… είναι η δύναμη ανά μονάδα μήκους, που εφαρμόζεται στην επιφάνεια διαχωρισμού — δύναμη, όχι έργο· η επιφανειακή ενέργεια είναι το έργο για την αύξηση της επιφάνειας.

Σύνοψη: (ενδεικτική) α. Επιφάνεια διαχωρισμού ή μεσεπιφάνεια. β. Γαλακτωματοποιητές. γ. Επιφανειακή ενέργεια. Σημειώνεται ότι η επιφανειακή ενέργεια, που είναι το έργο για την αύξηση της επιφάνειας του υμένα, διαφέρει από την επιφανειακή τάση, η οποία είναι η δύναμη ανά μονάδα μήκους που εφαρμόζεται στην επιφάνεια διαχωρισμού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 4 — Ορισμός συστήματος και φάσης

Ερώτηση: Πώς ορίζεται το σύστημα και η φάση;

Απάντηση:

• Σύστημα (σελ. 23): σύστημα ονομάζεται ένας οριοθετημένος χώρος ή μία καθορισμένη ποσότητα μιας ουσίας που υπόκειται σε παρατήρηση ή υποβάλλεται σε πείραμα.

  Το περιβάλλον: οτιδήποτε υπάρχει έξω από το σύστημα που εξετάζεται, είτε επιδρά είτε όχι στη συμπεριφορά του συστήματος, λέγεται Περιβάλλον.

  Το παράδειγμα του βιβλίου: ένα δοχείο που περιέχει νερό, ζάχαρη και άμμο είναι ένα σύστημα· όπως μόνο του το νερό θεωρείται ένα σύστημα, τα υπόλοιπα (ζάχαρη και άμμος) αποτελούν το περιβάλλον.

  Φάση (σελ. 24): υπάρχει μια ομογενής διακρινόμενη περιοχή σε ένα σύστημα που λέγεται Φάση και η οποία διαχωρίζεται από τις άλλες περιοχές του συστήματος με συγκεκριμένες επιφάνειες.

  Η σχέση των δύο εννοιών: ένα ομογενές σύστημα αποτελεί μία μόνο φάση· ένα ετερογενές σύστημα αποτελείται από περισσότερες της μίας περιοχές ομογένειας, δηλαδή από περισσότερες φάσεις, οι οποίες χωρίζονται μεταξύ τους από επιφάνειες διαχωρισμού.

  Στην Ανακεφαλαίωση (σελ. 26): 1. Σύστημα ονομάζεται ένας οριοθετημένος χώρος ή μία καθορισμένη ποσότητα μιας ουσίας που υπόκειται σε παρατήρηση ή υποβάλλεται σε πείραμα. 2. Φάση ονομάζεται μία ομογενής διακρινόμενη περιοχή σε ένα σύστημα, η οποία διαχωρίζεται από τις άλλες περιοχές του συστήματος με συγκεκριμένες επιφάνειες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σύστημα ονομάζεται ένας οριοθετημένος χώρος ή μία καθορισμένη ποσότητα μιας ουσίας που υπόκειται σε παρατήρηση ή υποβάλλεται σε πείραμα, ενώ οτιδήποτε υπάρχει έξω από αυτό, είτε επιδρά είτε όχι στη συμπεριφορά του, λέγεται περιβάλλον. Φάση ονομάζεται μία ομογενής διακρινόμενη περιοχή σε ένα σύστημα, η οποία διαχωρίζεται από τις άλλες περιοχές του συστήματος με συγκεκριμένες επιφάνειες. Έτσι, ένα ομογενές σύστημα αποτελεί μία μόνο φάση, ενώ ένα ετερογενές αποτελείται από περισσότερες φάσεις.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 5 — Παραδείγματα συστημάτων

Ερώτηση: Αναφέρετε από ένα παράδειγμα ανοιχτού, κλειστού και απομονωμένου Συστήματος.

Απάντηση:

• Τα παραδείγματα του βιβλίου (σελ. 23) | Είδος συστήματος | Ορισμός | Παράδειγμα | |---|---|---| | Ανοιχτό | όταν μπορεί να ανταλλάσσει ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον | ο ανθρώπινος οργανισμός… προσλαμβάνει Ο2 και αποβάλλει CO2 (ανταλλαγή ύλης)· επίσης, λαμβάνει και αποβάλλει θερμότητα από το περιβάλλον μέσω της διαδικασίας της εφίδρωσης (ανταλλαγή θερμότητας)· επίσης μια χημική αντίδραση, που γίνεται σε ένα ανοιχτό δοκιμαστικό σωλήνα αποτελεί ένα ανοιχτό σύστημα αφού μπορεί να ανταλλάξει και θερμότητα και ύλη με το περιβάλλον | | Κλειστό | όταν ανταλλάσσει μόνο ενέργεια (με τη μορφή θερμότητας ή έργου) με το περιβάλλον και όχι ύλη | ένα αέριο μέσα σε ένα κύλινδρο με έμβολο αποτελεί κλειστό σύστημα γιατί δεν ανταλλάσσει ύλη, αλλά μόνο ενέργεια με το περιβάλλον | | Απομονωμένο | όταν δεν μπορεί να ανταλλάξει ούτε ύλη ούτε ενέργεια με το περιβάλλον | μια χημική αντίδραση η οποία γίνεται μέσα σε ένα κλειστό δοχείο με θερμομονωμένα τοιχώματα αποτελεί ένα απομονωμένο σύστημα |

  Το κλειδί της διάκρισης: το κλειστό δοχείο εμποδίζει την ανταλλαγή ύλης, ενώ τα θερμομονωμένα τοιχώματα εμποδίζουν επιπλέον και την ανταλλαγή ενέργειας — γι' αυτό η ίδια αντίδραση είναι ανοιχτό σύστημα σε ανοιχτό σωλήνα και απομονωμένο σε κλειστό θερμομονωμένο δοχείο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ανοιχτό σύστημα είναι ο ανθρώπινος οργανισμός, ο οποίος προσλαμβάνει Ο2 και αποβάλλει CO2, δηλαδή ανταλλάσσει ύλη, και ταυτόχρονα λαμβάνει και αποβάλλει θερμότητα μέσω της εφίδρωσης· ανοιχτό σύστημα είναι επίσης μια χημική αντίδραση που γίνεται σε ανοιχτό δοκιμαστικό σωλήνα. Κλειστό σύστημα είναι ένα αέριο μέσα σε κύλινδρο με έμβολο, γιατί δεν ανταλλάσσει ύλη αλλά μόνο ενέργεια με το περιβάλλον. Απομονωμένο σύστημα είναι μια χημική αντίδραση που γίνεται μέσα σε κλειστό δοχείο με θερμομονωμένα τοιχώματα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 6 — Επιφάνεια διαχωρισμού

Ερώτηση: Τι ονομάζουμε επιφάνεια διαχωρισμού ή μεσεπιφάνεια;

Απάντηση:

• Ο ορισμός (σελ. 25): όταν δύο ή περισσότερες φάσεις βρίσκονται μαζί σε ένα σύστημα το όριο του διαχωρισμού τους λέγεται Επιφάνεια Διαχωρισμού ή Μεσεπιφάνεια.

  Οι δύο κατηγορίες: οι επιφάνειες διαχωρισμού διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: | Κατηγορία | Πού εμφανίζεται | |---|---| | Υγρές Επιφάνειες Διαχωρισμού | ανάμεσα σε ένα υγρό και ένα αέριο (υγρό/αέριο) ή σε δύο υγρά (υγρό/υγρό) | | Στερεές Επιφάνειες Διαχωρισμού | ανάμεσα σε ένα στερεό και ένα αέριο (στερεό/αέριο) ή σε ένα στερεό και ένα υγρό (στερεό/υγρό) |

  Τι συμβαίνει σ' αυτήν: σε ένα υγρό σύστημα, όπου περιέχονται δύο τουλάχιστον φάσεις, δημιουργούνται υγρές επιφάνειες διαχωρισμού· έτσι αναπτύσσονται διάφορες ελκτικές δυνάμεις συνοχής των μορίων των συστημάτων υγρό/υγρό ή υγρό/αέριο, οι οποίες ασκούνται στο εσωτερικό του υγρού, καθώς τα μόρια της μίας φάσης εισέρχονται στο εσωτερικό της άλλης· αυτές οι δυνάμεις, που επιδρούν στα μόρια της επιφάνειας και τα έλκουν προς το εσωτερικό του υγρού, ονομάζονται Τάσεις Επιφάνειας Διαχωρισμού.

  Η πρακτική της σημασία: για την ελάττωση της τάσης μεταξύ των φάσεων και το σχηματισμό μεμβράνης γύρω από τα διασπαρμένα σωματίδια χρησιμοποιούνται σταθεροποιητικοί παράγοντες που γενικά ονομάζονται Γαλακτωματοποιητές — και ένα γαλάκτωμα με ανάμιξη νερού και ελαίου διαχωρίζεται αμέσως λόγω της υψηλής τάσης που έχουν στην επιφάνειά τους οι δύο φάσεις του μίγματος (σελ. 24).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Επιφάνεια διαχωρισμού ή μεσεπιφάνεια ονομάζεται το όριο του διαχωρισμού δύο ή περισσότερων φάσεων, όταν αυτές βρίσκονται μαζί σε ένα σύστημα. Οι επιφάνειες διαχωρισμού διακρίνονται σε υγρές, ανάμεσα σε ένα υγρό και ένα αέριο ή σε δύο υγρά, και σε στερεές, ανάμεσα σε ένα στερεό και ένα αέριο ή σε ένα στερεό και ένα υγρό. Στην επιφάνεια αυτή αναπτύσσονται ελκτικές δυνάμεις συνοχής των μορίων, οι τάσεις επιφάνειας διαχωρισμού, για την ελάττωση των οποίων χρησιμοποιούνται οι γαλακτωματοποιητές.

Κριτήρια αξιολόγησης: