Тема: Основы молекулярно-кинетической теории
Урок: Броуновское движение
Урок: Броуновское движение
1. Различные варианты обоснования положений МКТ
Для начала вспомним основные положения МКТ, а именно:
- Все тела состоят из маленьких частиц – молекул и атомов,
- Эти частицы находятся в постоянном хаотическом движении,
- Эти частицы непрерывно взаимодействуют между собой.
Так как же получить опытное подтверждение этих утверждений? На самом деле с одним из способов знаком каждый без исключения человек. Это диффузия, или смешивание, говоря простым языком.
Определение. Диффузия – процесс взаимного проникновения молекул одного вещества в пространство между молекулами другого (рис. 1).
Рис. 1. Процесс диффузии в газах
Диффузия может происходить как в газах (мы можем наблюдать этот процесс, чувствуя распространение запахов), в жидкостях (смешивание окрашенной воды разных цветов) и даже в твёрдых телах (если на длительное время положить друг на друга очень гладкие листы стекла или металла, то невозможно будет отличить, где кончается один лист и начинается другой). Более того, существует также смешанная диффузия, то есть проникновение молекул газа в твёрдые и жидкие тела (иначе рыба в воде не могла бы дышать) и т. д. (Рис. 2)
Рис. 2. различные примеры диффузии
Действительно, если предположить, что вещество – некая сплошная структура, становится совершенно непонятно, как объяснить все вышеупомянутые явления.
Однако основным аргументом в объяснении основных положений МКТ является броуновское движение.
2. Описание опыта Броуна
Определение. Броуновское движение – непрерывное тепловое хаотическое движение молекул вещества (Рис. 3).
Этот термин вошёл в обиход после того, как в 1827 г. шотландский ботаник Роберт Броун, смешав пыльцу плавуна с водой и рассмотрев каплю смеси под микроскопом, наблюдал вышеупомянутое движение.
Рис. 3. Траектория частицы при броуновском движении
3. Объяснение опыта Броуна
Однако, так как Броун мог рассмотреть в микроскоп лишь частицы пыльцы, он неправильно трактовал своё открытие (думал, что пыльца живая). Спустя почти век уже немецкий физик Альберт Эйнштейн понял, что крупную частицу пыльцы просто напросто толкают намного более мелкие молекулы воды, которые сами уже непосредственно движутся хаотически (Рис. 4).
Рис. 4. Броуновская частица пыльцы в воде
Подобные наблюдения можно проводить множеством других способов: капните краской в воду и взгляните на смесь под микроскопом, понаблюдайте за отдельной пылинкой, движущейся у вас в квартире…
4. Доказательство основных положений
Таким образом, наличие броуновского движения полностью подтверждают введённые положения МКТ. Сам факт движения пыльцы подтверждает их. Раз пыльца движется, значит, на неё действуют силы. Единственная возможная причина возникновения этих сил – это соударения каких-либо маленьких тел. Следовательно, уже невозможно сомневаться в первых двух положениях. А так как частица пыльцы меняет своё направление, значит в различные моменты времени количество ударов по пыльце с определённой стороны разное, а значит, нельзя сомневаться и в том, что молекулы воды взаимодействуют друг с другом.
На следующем уроке мы обратим особое внимание теперь уже на количественное описание положений МКТ.
Список литературы
- Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Молекулярная физика. Термодинамика. – М.: Дрофа, 2010.
- Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Илекса, 2005.
- Касьянов В.А. Физика 10 класс. – М.: Дрофа, 2010.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
Домашнее задание
- Какие явления играют роль при движении пылинки по комнате?
- Какие именно частицы наблюдал Броун в свой микроскоп?
- *Почему производители духов всегда говорят, что активное действие духов начинается только спустя некоторое время после нанесения на кожу?
- Почему запах кладущегося асфальта слышен на большом расстоянии, но, пройдя по той же улице, на следующий день мы не услышим этот запах?
