Естествознание. 11 класс (базовый уровень)
Покупка
Новинка
ФПУ
Тематика:
Естествознание. Экология
Издательство:
Просвещение
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 416
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее общее образование
ISBN: 978-5-09-110493-6
Артикул: 815843.02.99
Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования. Учебник адресован учащимся 11 класса и рассчитан на преподавание предмета из расчёта 3 часа в неделю.
Учебник объединяет сведения об основных законах и закономерностях, наиболее важных открытиях и достижениях в области химии, физики, астрономии, что формирует у учащихся представление о природе как целостной системе, а также о взаимосвязи человека, природы и общества. Современное оформление, многоуровневые вопросы и задания, дополнительная информация и возможность параллельной работы с электронным приложением способствуют эффективному усвоению учебного материала.
Тематика:
ББК:
УДК:
- 373: Дошкольное воспитание и образование. Общее школьное образование. Общеобразовательная школа
- 502: Природа. Изучение и охрана природы
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
УДК 373.167.1:5+5(075.3) ББК 20я721 Т45 Учебник допущен к использованию при реализации имеющих государственную аккредитацию образовательных программ начального общего, основного общего, среднего общего образования организациями, осуществляющими образовательную деятельность, в соответствии с Приказом Министерства просвещения Российской Федерации № 254 от 20.05.2020 (в редакции приказа № 766 от 23.12.2020). Титов, Сергей Алексеевич. Естествознание : 11-й класс : базовый уровень : учебник / С. А. Титов, И. Б. Агафонова, В. И. Сивоглазов. — 7-е изд., стер. — Москва : Просвещение, 2023. — 415, [1] с. : ил. ISBN 978-5-09-110493-6. Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования. Учебник адресован учащимся 11 класса и рассчитан на преподавание предмета из расчёта 3 часа в неделю. Учебник объединяет сведения об основных законах и закономерностях, наиболее важных открытиях и достижениях в области химии, физики, астрономии, что формирует у учащихся представление о природе как целостной системе, а также о взаимосвязи человека, природы и общества. Современное оформление, многоуровневые вопросы и задания, дополнительная информация и возможность параллельной работы с электронным приложени- ем способствуют эффективному усвоению учебного материала. УДК 373.167.1:5+5(075.3) ББК 20я721 Т45 ISBN 978-5-09-110493-6 © АО «Издательство «Просвещение», 2021 © Художественное оформление. АО «Издательство «Просвещение», 2021 Все права защищены З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Дорогие старшеклассники! В прошлом году вы познакомились с основными законами физики, узнали, как устроены элементарные частицы, из которых состоит наш мир, какие силы влияют на их движение и расположение в пространстве. Вы узнали также о том, как протекают основные химические реакции и каким образом из атомов формируются молекулы — от самых простых, как молекулы воды, до сложных полимеров, деятельность которых лежит в основе работы живого организма. Вы познакомились со строением Земли, Солнечной системы и Вселенной в целом. В этом году мы рассмотрим более сложные процессы, которые основаны на уже известных вам физических законах. Мы попытаемся понять, что означают слова «порядок» и «беспорядок» в естественных системах и как можно оценить соотношение того и другого. Мы узнаем, что в природе существуют системы, способные к самоорганизации, т. е. к созданию порядка внутри самих себя. Наиболее сложными такими системами являются живые организмы. В этом году мы поговорим об основных закономерностях, свойственных всему живому. Вы узнаете о природе наследственности и познакомитесь с основами экологии. Наконец, вы узнаете о происхождении и развитии человека, который способен не только адаптироваться к окружающим его условиям, но и изменять их, создавая для этой цели сложные технические приспособления и устройства. Мы расскажем об особенностях человека как живого организма, о его здоровье и заболеваниях, а также об истории создания и принципах работы технических устройств, сыгравших наиболее важную роль в истории человечества. Вы узнаете о том, что представляет собой ноосфера — область человеческого разума, которая в наше время охватывает весь земной шар и даже околоземное пространство, оказывая огромное влияние на жизнь других живых организмов и на неживую природу. Работая с учебником, постоянно оценивайте свои достижения. Довольны ли вы ими? Что нового вы узнаёте при изучении новой темы? Как могут пригодиться вам эти знания в повседневной жизни? Если какой-то материал покажется вам сложным, обратитесь за помощью к учителю или воспользуйтесь справочной литературой и ресурсами Интернета. Список рекомендуемых интернет-сайтов вы найдёте в конце учебника. ВВЕДЕНИЕ З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Г Л А В А ПОРЯДОК И САМООРГАНИЗАЦИЯ В ПРИРОДЕ § 1 ПОРЯДОК И БЕСПОРЯДОК В СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВ Лотос, священный цветок Индии, символизирует четыре первоэлемента. Лотос уходит своими корнями в Землю, растёт в Воде, раскрывается на Воздухе под воздействием Огня Солнца. Как вам известно, все вещества состоят из молекул, атомов или ионов. При этом атомы или ионы в кристаллах некоторых веществ могут быть соединены прочными связями и образовывать жёсткие неизменяемые структуры со строго установленным порядком. Атомы или молекулы других веществ могут свободно перемещаться в пространстве, взаимодействуя с другими атомами или молекулами только тогда, когда случайно с ними столкнутся. В зависимости от типа взаимодействия молекул или атомов вещества могут находиться в определённом агрегатном состоянии. Существует три основных агрегатных состояния вещества — твёрдое, жидкое и газообразное. Иногда их называют также фазовыми состояниями. Твёрдые тела. Твёрдые тела образованы веществами, находящимися в твёрдом агрегатном состоянии. Они обладают формой, не растекаются и не разлетаются по объёму окружающего их сосуда (рис. 1). Их атомы или молекулы сохраняют своё положение относительно других атомов или молекул благодаря межмолекулярным взаимодействиям. Наибольший порядок расположения атомов существует в кристаллических твёрдых телах: зная, где находится один атом, можно с большой точностью определить, где находится такой же другой. Атомы или молекулы в кристаллах располагаются в вершинах многогранников, образуя правильную структуру, которую называют кристаллической решёткой. Иногда одни и те же элементы могут образовывать кристалличе- З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
ские решётки различной формы, что существенно сказывается на свойствах вещества. Например, алмаз и графит состоят только из атомов углерода. Различие их свойств обусловлено отличиями в строении их кристаллических решёток (см. рис. 131, учебник 10 класса1). Самое известное и распространённое кристаллическое вещество — это лёд. Другим видом твёрдых тел являются аморфные. Точки равновесия, вокруг которых колеблются составляющие их молекулы, расположены беспорядочно. Аморфные тела не имеют упорядоченной кристаллической структуры и ведут себя подобно очень вязким жидкостям. Примерами таких тел может служить стекло, а также различные смолы и клеи. Жидкости. Другим агрегатным состоянием вещества является жидкое состояние. В отличие от твёрдых тел, жидкости не имеют постоянной формы, а принимают форму сосуда, в котором они находятся. Однако объём жидкости, как бы её ни разливали и не переливали из одного сосуда в другой, остаётся постоянным. Также этот объём не зависит от того, под каким давлением находится жидкость. Поэтому говорят, что жидкости несжимаемы. Между молекулами жидкости существует притяжение, достаточно сильное для того, чтобы удерживать их на близком расстоянии, но недостаточное для образования жёсткой структуры. Жидкости могут служить растворителями для многих веществ. Самым распространённым растворителем в природе является вода — в ней растворяются многие органические и неорганические вещества. Если в жидкости ничего не растворено и она представляет собой однородное химическое вещество, её называют чистой жидкостью. В противном случае она называется смесью. Смеси могут 1 Здесь и далее: Естествознание. 10 класс / С. А. Титов, И. Б. Агафонова, В. И. Сивоглазов. — М.: Дрофа. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Гл а в а 1 Рис. 1. Агрегатные состояния воды (газообразное, жидкое, твёрдое) и связи молекул в различных агрегатных состояниях З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Порядок и самоорганизация в природе существовать в виде растворов (если растворённое вещество присутствует в виде отдельных молекул или ионов) или взвесей (если в растворителе находятся более крупные частицы). Примером раствора может служить морская вода, а примером взвеси — молоко, состоящее из воды и мельчайших капель жира. Газы. Наконец, существует агрегатное состояние, при котором молекулы почти никак не связаны между собой и находятся в хаотическом движении. Иногда они сталкиваются и при этом резко меняют Рис. 2. Плазма З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Гл а в а 1 направление своего движения. Вещества, находящиеся в этом состоянии, называют газами, а само состояние — газообразным. Газ не способен сохранять ни свою форму, ни свой объём, который может значительно меняться при малейшем изменении температуры или давления. Находясь в сосуде, газ не образует поверхности, как это делает жидкость, а стремится заполнить весь сосуд целиком (см. рис. 1). Плазма. Существует ещё один вид вещества, который иногда рассматривают как частный случай газообразного, но часто выделяют в особое, четвёртое, агрегатное состояние, называемое плазмой. Плазма представляет собой ионизированный газ, в котором часть электронов покидает оболочки своих атомов и оказывается в свободном состоянии. Плазма, таким образом, состоит из свободно передвигающихся электрических зарядов (электронов) и ионов, поэтому является проводящей средой и в гораздо большей степени взаимодействует с электрическими и магнитными полями, чем вещества в других агрегатных состояниях. По современным представлениям в состоянии плазмы находится около 99,9% всего вещества Вселенной. Из плазмы состоят все звёзды, и даже межзвёздное пространство, в котором носятся мельчай- Рис. 3. Огни святого Эльма (гравюра XIX в.) З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Порядок и самоорганизация в природе шие электрически заряженные частицы пыли, тоже можно считать плазмой, хотя и очень разреженной. Из хорошо известных нам явлений примером плазмы, смешанной с раскалённым газом, является огонь (рис. 2). Другой вид плаз - мы — это молнии, образующиеся в ионизированной атмосфере при возникновении электрического поля из-за неравномерного скопления положительных и отрицательных зарядов. Плазмой является также коронный разряд, имеющий вид светящихся пучков или кисточек на острых концах высоких предметов, таких как мачты кораблей, башни, высокие деревья или вершины скал. Такой разряд возникает, если напряжённость электрического поля в атмосфере достигает очень большой величины, что чаще всего бывает во время грозы или при её приближении. Он получил название огней святого Эльма от имени католического покровителя моряков (рис. 3). Моряки считали, что эти огни предвещают успех в плавании, а в случае опасности — спасение. Плазма составляет также значительную часть ионосферы — верхней части атмосферы. Таким образом, в отсутствие электрического воздействия плазма представляет собой хаотически движущиеся заряженные частицы, а в электрическом поле она приобретает направленное движение, как, например, разряд молнии. Рассматривая четыре агрегатных состояния вещества, принятые в современной физике, можно заметить, что древние греки были не очень далеки от истины, считая, что все вещества состоят из четырёх первоэлементов — земли, воды, воздуха и огня. Теперь, когда мы знаем, что Земля является, по сути, твёрдым телом, вода — жидкостью, воздух — газом, а огонь — плазмой, мы уже не можем уверенно утверждать, что представления древнегреческих философов, включая Аристотеля, были слишком наивны. Проверьте свои знания 1. Каким фактором определяется агрегатное состояние вещества? 2. Сравните кристаллические и аморфные твёрдые тела. 3. Опишите взаимодействие молекул в жидкости. 4. Приведите примеры естественных явлений, основу которых составляет плазма. Задания Исследуйте, как ведут себя кристаллические и аморфные вещества при нагревании. Для этого положите в морозильную камеру холодильника сосуд с водой и кусок парафина. Когда их температура сравняется и вода замёрзнет, достаньте предметы из холодильника и оставьте при комнатной температуре. Отметьте, что происходит с водой и парафином в процессе их нагревания. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Гл а в а 1 § 2 ТЕПЛОТА И ТЕМПЕРАТУРА Теплота состоит во внутреннем движении материи. Поскольку тела состоят из неразрушимой материи, то могут вращаться со сколь угодно большой скоростью. Поэтому не существует предельно высокой степени температуры. По необходимости должна существовать наибольшая, и по следняя, степень холода. Однако и «высшей степени холода» на нашем земноводном шаре не существует. М. В. Ломоносов При изменении температуры или давления вещества могут менять своё агрегатное состояние. В качестве наиболее наглядного примера можно рассмотреть изменения агрегатного состояния воды. Как известно, при температуре ниже 0 °С вода находится в твёрдом состоянии, т. е. представляет собой лёд. При такой температуре она не может находиться в жидком состоянии, но может ли находиться в газообразном? Казалось бы, на этот вопрос напрашивается отрицательный ответ. Однако это не так. Все хозяйки знают, что бельё, вывешенное на балконе или во дворе, даже при сильном морозе со временем высыхает. Это происходит потому, что, несмотря на то что молекулы воды довольно прочно удерживаются в кристаллах льда, время от времени им удаётся оторваться и покинуть свою льдину. Оторвавшиеся молекулы образуют водяной пар, который всегда присутствует вокруг куска льда, хотя в морозную погоду его количество весьма невелико. Когда температура достигает 0 °С, вода скачкообразно переходит в жидкое состояние. Этот процесс называют плавлением. Тепловая энергия, которую в это время поглощает вода, целиком расходуется на разрушение кристаллической решётки льда, поэтому до той поры, пока лёд полностью не растает, его температура повышаться не будет. Такую теплоту называют теплотой плавления, она поглощается без изменения температуры. Когда вся вода перейдёт в жидкое состояние, дальнейшее её нагревание будет сопровождаться ростом температуры. При этом из жидкой воды, так же как и изо льда, будет постоянно вылетать часть молекул. Для того чтобы молекула покинула жидкую среду, требуется затратить энергию. На испарение воды расходуется энергия в виде тепла, теряя которую вода остывает. Все знают, что при одной и той же температуре воздуха сухая одежда греет гораздо лучше, чем мокрая. Это известно и природе, которая для защиты организмов от перегрева создала механизм выделения пота. Теплота, расходуемая на испарение пота, забирается у организма и не даёт ему перегреться. Когда температура воды достигнет 100 °С, начнётся её кипение, т. е. резкий переход в газообразное состояние. Если при более низкой температуре вода испаряется только с поверхности, то при кипении З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .