Главная >> Физика 8 класс. Пурышева

Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества

§ 4. Движение молекул. Диффузия

Что называют молекулой?

Какую физическую величину называют скоростью?

1. Вы уже знаете, что все вещества состоят из молекул и атомов, между которыми есть промежутки. Возникает вопрос: покоятся молекулы вещества или они движутся? Чтобы ответить на него, обратимся к явлениям, хорошо вам знакомым.

Если повесить на верёвку мокрое бельё, то оно через некоторое время высохнет. Очевидно, вы знаете, что произойдёт, если смочить ватку духами: очень скоро запах духов будет чувствоваться в другом конце комнаты. Подобные явления заставили древних мыслителей задуматься о строении вещества; это описано Лукрецием Каром в поэме «О природе вещей» (см. § 1).

Если бы молекулы были неподвижны, то бельё не высыхало бы и запахи не распространялись бы по комнате. Остаётся предположить, что молекулы движутся. Сложность экспериментальной проверки этого предположения заключается в том, что молекулы малы и само их движение наблюдать невозможно. Однако можно изучить явления, которые являются следствием движения молекул. Рассмотрим одно из них.

2. В 1827 г. английский ботаник Роберт Броун (1773— 1858) изучал с помощью микроскопа поведение частичек цветочной пыльцы, взвешенных в воде. Он заметил, что частички совершают беспорядочное движение; они как бы дрожат в воде. Такое движение называют броуновским.

На рисунке 7 показана в увеличенном масштабе траектория движения частицы.

Причину движения частиц пыльцы долго не могли объяснить. Броун предположил вначале, что частицы движутся, потому что они живые. Движение частиц пытались объяснить неодинаковым нагреванием разных частей сосуда, происходящими химическими реакциями и т. д.

Лишь значительно позже поняли истинную причину броуновского движения. Эта причина — движение молекул воды. Молекулы воды, в которой находится частица пыльцы, движутся и ударяются о неё. При этом с разных сторон о частицу ударяется неодинаковое число молекул, что и приводит к её перемещению.

Пусть в момент времени t₁ под действием ударов молекул воды частица переместилась из точки А в точку В (см. рис. 7). В следующий момент времени большее число молекул ударяется о частицу с другой стороны, и направление её движения изменяется, она перемещается из точки В в точку С. Таким образом, движение частицы пыльцы является следствием движения молекул воды, в которой пыльца находится.

Подобное явление можно наблюдать, если поместить в воду частицы краски или сажи. Броуновское движение частиц можно наблюдать и в газах.

3. Выясним, каков характер движения молекул.

По траектории движения частицы пыльцы (см. рис. 7) видно, что направление её движения всё время меняется. Поскольку движение частицы — следствие движения молекул воды, то можно сделать вывод, что молекулы движутся беспорядочно (хаотически). Иными словами, нельзя выделить какое-то определённое направление, в котором движутся все молекулы.

Движение молекул никогда не прекращается. Можно сказать, что оно непрерывно. Итак,

молекулы находятся в непрерывном беспорядочном (хаотическом) движении.

4. Положение тела, совершающего равномерное механическое движение, можно определить, если известны его начальное положение, скорость и время движения. Иначе обстоит дело в случае движения молекул.

Вы уже знаете, что тела состоят из большого числа молекул. Поскольку движение молекул беспорядочно, то нельзя точно сказать, сколько ударов будет испытывать та или иная молекула со стороны других. Поэтому говорят, что положение молекулы и её скорость в каждый момент времени случайны. Однако это не означает, что движение молекул не подчиняется никаким законам. В частности, хотя скорости молекул в любой момент времени различны, у большинства из них значения скорости близки к некоторому определённому значению. Обычно, говоря о скорости движения молекул, имеют в виду среднюю скорость (υ_cp).

Продолжение >>>