Тепловий рух частинок

Ми вже знаємо, що всі речовини складаються з найдрібніших частинок – атомів, молекул. Як поводяться частинки речовини? Для отримання відповіді проведемо досвід. У склянки з теплою і холодною водою кинемо по 2-3 кришталика марганцівки (перманганату калію). Вже через кілька хвилин ми побачимо, як вода поступово забарвлюється в рожевий колір (рис. 82, а). Причому в теплій воді фарбування йде швидше (рис. 82, б). Про що говорять результати досвіду?

Рожевий колір води вказує на те, що марганцівка розчиняється у воді.

Фарбування йде по всіх напрямах, значить, молекули марганцівки і води стикаються між собою і рухаються безладно (хаотично).
Фарбування води у склянці з теплою водою йде швидше. Це означає, що в теплій воді хаотичний рух молекул і зіткнення більш інтенсивні, ніж у холодній.
Перемішування речовин, проникнення їх один в одного вказує на те, що між молекулами є відстані.
Явище взаємного проникнення речовин один в одного називають дифузією.

Безладний рух частинок речовини, залежне від ступеня його нагретости, називають тепловим. Хаотично рухаються молекули в газах (рис. 83). Рух молекул в рідинах і твердих тілах відрізняється від руху в газах, але теж хаотично. Доказом тому – дифузія.

Сидячи в своїй кімнаті, ми дуже швидко по запаху їжі визначаємо, що готує мама на кухні. Поширення запахів – це приклад дифузії. У газах вона йде швидше, ніж в рідинах. Наприклад, якщо кинути в склянку з водою шматочок цукру, то через деякий час цукор розчиниться, і вся вода стане солодкою. Але на це потрібен час (20-30 хв). Дуже повільно йде дифузія в твердих тілах. Потрібні роки, щоб частинки одного твердого тіла проникли в інше.

Слід зазначити величезну роль дифузії в природі і техніці. У неживій природі – це безперервне перемішування газів в земній атмосфері, що не дозволяє більш важким газам збиратися в низинах. Це мінералізація води, т. Е. Розчинення в ній різних неорганічних (мінеральних) речовин. Чиста, без цих речовин (дистильована), вода абсолютно позбавлена смаку і мало корисна для постійного вживання в їжу. Важлива дифузія при перенесенні поживних речовин і кисню в рослинах та інших організмах. Шляхом дифузії здійснюється газообмін у легенях і тканинах тварин. Кисень, що міститься в повітрі, надходить у кров, яка доставляє його до клітин. Вуглекислий газ з клітин виділяється в кров, а потім в навколишнє середовище. У техніці дифузія використовується для отримання металів із заданими властивостями. В першу чергу це сталі і сплави алюмінію, що широко застосовуються в авіації. На дифузії засновані процеси пайки, зварювання (рис. 84), склеювання матеріалів, метод збагачення урану – палива для атомних електростанцій та ін.

Дифузія – тільки одне з явищ, що підтверджують хаотичний рух частинок речовини. Але є й інші докази, з якими ви познайомитеся в 8-м і 10-му класах.

Подумайте і дайте відповідь

Які явища доводять, що частинки речовини хаотично рухаються?
Чому хаотичний рух молекул (атомів) називають тепловим?
Як експериментально довести, що хаотичний рух молекул залежить від температури?
Згідно з теоретичними розрахунками вчених молекули газів рухаються, як правило, зі швидкостями кілька сот метрів в секунду. Чому ж у повітрі запахи духів, квітів або бензину поширюються з набагато меншими швидкостями?
Зробіть вдома самі

У два однакових склянки до половини налийте підфарбований соком буряка водний розчин солі. Зверху по стінці обережно налийте чистої води. Поставте один стакан в холодильник, інший – на стіл в кімнаті. Зробіть висновок, періодично спостерігаючи за кольором рідини в стаканах, як швидкість дифузії в рідини залежить від температури.

Цікаво знати!

Розглядаючи під мікроскопом пилок рослин, англійський ботанік Роберт Броун виявив безладний і безперервний рух її часток. Не знаючи, як пояснити побачене, вчений вирішив, що частинки пилку живі. Броун провів досвід, взявши замість пилку дрібно стовчену глину. Все повторилося, як і у випадку з пилком. Частинки побільше рухалися повільно, рідше змінюючи напрямок руху. Дрібні частинки рухалися швидко, безладно змінюючи напрямок з боку в бік. Крім того, досліджуючи явище, Броун виявив, що в гарячій воді частинки рухаються швидше, ніж у холодній.

Броун так і не зміг пояснити причину фізичного явища, яке пізніше отримало назву броунівського руху. Але незважаючи на це ботанік Броун міцно увійшов в історію фізики.

Пізніше причина броунівського руху була точно встановлена. Молекули рідини, рухаючись хаотично, вдаряють з усіх боків по частинкам твердого тіла. Різне число ударів з різних сторін змушує частинки безперервно і безладно рухатися.

Броунівський рух експериментально підтверджує реальність існування молекул і їх рух.

Посилання на основну публікацію