§ 7-в. Движение частиц веществ

В предыдущем параграфе мы поговорили о двух опытах, подтверждающих справедливость первого основного положения МКТ. Настало время рассмотреть опыты, иллюстрирующие второе основное положение молекулярно-кинетической теории.

        

Броуновское движение. Однажды в 1827 г. английский ученый Р. Броун, изучая растения при помощи микроскопа, обнаружил очень необычное явление. Плавающие на воде споры (мелкие семена некоторых растений) скачкообразно двигались без видимых на то причин. Броун наблюдал это движение (см. рисунок) несколько дней, однако так и не смог дождаться его прекращения. Броун понял, что имеет дело с неизвестным науке явлением, поэтому он очень подробно его описал. Впоследствии это явление учёные-физики назвали по имени первооткрывателя –броуновским движением.

Объяснить броуновское движение невозможно, если не предположить, что молекулы воды находятся в беспорядочном, никогда не прекращающемся движении. Они сталкиваются друг с другом и с другими частицами. Наталкиваясь на споры, молекулы вызывают их скачкообразные перемещения, что Броун и наблюдал в микроскоп. А поскольку молекулы в микроскоп не видны, то движение спор и казалось Броуну беспричинным.

        

На этом рисунке – модель броуновского движения. Множество мелких шариков символизируют собой молекулы воды, а большой шар – спору. Количество ударов шариков о шар слева и справа, сверху и снизу, спереди и сзади не всегда одинаково. Под действием «перевеса» ударов с какой-нибудь стороны шар будет перескакивать на новое место.

Диффузия. Для наблюдения явления диффузии бросим несколько крупинок краски в высокий сосуд с водой, и они опустятся на дно. Вскоре вокруг них образуется облачко окрашенной воды. Оставим сосуд в покое на несколько недель в прохладной темной комнате. Наблюдая за сосудом всё это время, мы обнаружим постепенное распространение окраски по всей высоте сосуда. Говорят, что происходит диффузия краски в воду.

        

Как объясняется диффузия? Частицы веществ, беспорядочно двигаясь, проникают в промежутки друг между другом. Это и означаетсамостоятельное смешивание веществ – диффузию.

Запах духов или бензина довольно быстро распространяется по комнате или гаражу. Так происходит потому, что духи и бензин испаряются – переходят в газообразное состояние, а диффузия в газах происходит быстро: за секунды-минуты. Заметно медленнее диффузия протекает в жидкостях: за недели-месяцы, а в твёрдых телах – очень медленно: за годы-столетия.

Скорость движения частиц и температура. При проведении опытов было замечено, что в тёплой комнате диффузия протекает быстрее. Например, на солнечном подоконнике диффузия краски в воду завершается заметно раньше (см. рисунки). Кстати, при повышении температуры броуновское движение также ускоряется.

        

Как же объяснить ускорение этих явлений? Объяснение одно: повышение температуры тела приводит к увеличению скорости движения составляющих его частиц.

Итак, каковы же выводы из опытов? Самостоятельное движение частиц веществ наблюдается при любой температуре. Однако при повышении температуры движение частиц ускоряется, что приводит к возрастанию их кинетической энергии (см. § 6-д). В результате эти более «энергичные» частицы ускоряют протекание диффузии, броуновского движения и других явлений, например, испарения и растворения.


Проверьте свои знания:

  1. Какова цель изучения этого параграфа?
  2. Опишите, что нового открыл Броун.
  3. Какова вторая заслуга Броуна перед своими последователями и наукой в целом?
  4. Нам потребуется сделать предположение (выдвинуть гипотезу), чтобы ...
  5. В чём состоит объяснение явления броуновского движения?
  6. Почему движение спор на воде казалось Броуну не имеющим причины?
  7. Ни молекулы воды, ни спора не являются шарами. Это – одна из причин того, что на рисунке мы видим ...
  8. Что моделируют составные части рассмотренной нами модели?
  9. Охарактеризуйте действие шариков на шар в нашей модели.
  10. Необходимое условие перескока шара на новое место – наличие ...
  11. Опишите подготовительный этап опыта по наблюдению диффузии.
  12. Что мы сможем увидеть практически сразу же?
  13. Что мы увидим в течение нескольких недель?
  14. Дайте объяснение явлению диффузии.
  15. Диффузия – это ...
  16. По сравнению с диффузией в жидкостях, диффузия в газах всегда ...
  17. При повышении температуры ускоряется диффузия и ...
  18. Что приводит к возрастанию скорости движения частиц?
  19. О чём говорит тот факт, что броуновское движение и диффузия наблюдаются и в холодной, и в тёплой комнате?
  20. Увеличение скорости частиц означает увеличение их ...
  21. Ускорение каких ещё явлений мы можем наблюдать при повышении температуры?

Источник: fizika.ru