Главная >> Физика 8 класс. Пурышева

Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества

Движение молекул. Диффузия

5*. Скорости движения молекул были определены экспериментально немецким учёным Отто Штерном (1888—1969) в 1920 г. Сущность опыта Штерна можно объяснить, используя модель, изображённую на рисунке 8. На подставке 1 установлен диск 2; на нём — полая изогнутая трубка 3. По краю диска укреплены спички 4. Если диск покоится, то шарик, пущенный по трубке, собьёт спичку, расположенную напротив её изогнутого конца (точка А).

При вращении диска за время движения шарика точка А повернётся на некоторый угол и шарик собьёт спичку, расположенную в точке В. Чем больше скорость шарика, тем ближе к точке А он будет сбивать спички.

Установка в опыте Штерна состояла из двух жёстко связанных цилиндров 1 и 2, имеющих общую ось (рис. 9). В стенке внутреннего цилиндра была проделана щель 3, а вдоль оси цилиндра натянута платиновая нить 4, покрытая серебром. Нить нагревали, с неё испарялись атомы серебра, которые пролетали через щель и осаждались на внутренней поверхности внешнего цилиндра.

Пока цилиндры были неподвижны, атомы осаждались напротив щели. Осадок имел форму полоски (рис. 10, а). Когда цилиндры приводили во вращение, то атомы серебра осаждались не напротив щели, а на некотором расстоянии от полоски атомов, образовавшейся в случае неподвижных цилиндров. При этом в зависимости от скорости движения атомов они оседали на разных расстояниях от полоски. Поэтому полоска не имела чётких границ, как бы размывалась. При этом центральная её часть была толще, чем края (рис. 10, б). Это означает, что скорость большей части атомов близка к некоторому определённому значению.

Если известны путь, пройденный молекулой (атомом), и время, за которое он пройден, то можно определить скорость молекулы. Из опыта Штерна найдено, что скорости большинства атомов серебра при температуре 1200 °С лежат в интервале от 500 до 625 м/с.

6. Как вам известно, запах духов распространяется благодаря движению молекул. Молекулы духов так же, как и молекулы воздуха, движутся. Молекулы духов проникают в промежутки между молекулами воздуха, а молекулы воздуха — в промежутки между молекулами духов.

Явление взаимного проникновения соприкасающихся веществ друг в друга называют диффузией.

Диффузия происходит вследствие хаотического движения молекул.

7. Распространение запаха — пример диффузии в газах. Диффузия происходит и в жидкостях. Например, если капнуть в воду каплю чернил или туши, то мы увидим, как она начнёт расплываться. Это происходит потому, что молекулы краски проникают в промежутки между молекулами воды.

Нальём в мензурку раствор медного купороса, а сверху — воду так, чтобы между этими жидкостями была резкая граница (рис. 11, а). Через два-три дня заметим, что граница уже не будет такой резкой (рис. 11, б); через неделю она совсем размоется (рис. 11, в). Спустя месяц жидкость станет однородной и во всём сосуде будет окрашена одинаково (рис. 11, г). В этом опыте молекулы медного купороса проникают в промежутки между молекулами воды, а молекулы воды — в промежутки между молекулами медного купороса.

Опыты показывают, что диффузия в газах происходит быстрее, чем в жидкостях. Это объясняется тем, что газы имеют меньшую плотность, чем жидкости, т. е. молекулы газов расположены на больших расстояниях друг от друга.

<<< К началу      Окончание >>>