Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Опытным подтверждением правильности молекулярно-кинетической теории вещества служат такие явления, как диффузия, броуновское движение и многие другие.
§ 45. Броуновское движение
Непосредственным доказательством беспрерывного движения молекул является броуновское движение — непрерывное хаотическое движение взвешенных твердых н .нерастворяемых частиц в жидкости (гааг^ Впервые наблюдал это явление английский ботаник Броун
Опыт показывает, что чем меньше размеры частиц и чем выше температура среды, в которой онн взвешены, тем больше скорость хаотического движения. Если взвешенная частица имеет большие размеры, то число ударов, получаемых ею с разных сторон, приблн* зительно одинаково, вследствие чего она остается неподвижной. Если же частица имеет малые размеры, число ударов в каком-либо одном направлении превышает чнсло ударов в другом направлении, и частица перемещается то в одну, то в другую сторону. Диаметр взвешенных частиц в несколько тысяч раз больше, чем диаметр молекул.
Таким образом, броуновское движение — это движение частиц, взвещенных в жидкости или газе, обусловленное хаотическим движением молекул. Оно никогда не прекращается и не зависит от внешних причин, а является лишь проявлением движения молекул в жидкостях и газах.
§ 46. Диффузия. Движение молекул газов, жидкостей и твердых тел
Диффузией называется явление проникновения молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества. Диффузия наблюдается в газообразных, жидких и твердых веществах.
Диффузию в газах можно наблюдать на таком простом опыте. Если в каком-либо углу комнаты разбрызгать одеколон (илн пустить дым из папиросы), то запах одеколона (дыма) распространится по всей комнате.
Диффузия легко обнаруживается и в жидкостях. В стакан чистой воды осторожно впустим каплю синих чернил и оставим его на некоторое время в полном покое;, затем мы увидим, что вода окрасилась в однородно снний цвет.
Диффузия происходит не только в жидкостях и газах, но н в твердых телах. Для обнаружения диффузии в твердых телах провели следующий опыт. Поликили две хорошо отшлифованные пластинки из золота и свинца одиу на другую, причем пластинка нз более плотного материала (золота) оказалась внизу. Нагрузив пластинки, оставили их на длительное время при постоянной температуре. Спустя пять лет произвела- исследование, и молекулы .свинца были обнаружены в пластиике золота на глубине до 1 см, а молекулы
золота — на такой же глубине в пластинке свинца. Этот опыт свидетельствует также о том, что вопреки силе тяготения молекулы более плотного вещества проникают в тело, находящееся сверху, а молекулы более легкого —в тело, находящееся снизу.
- Таким образом, диффузия наблюдается в газах, жидкостях и твердых телах, но скорость ее в каждом случае различна. В газах диффузия проходит быстрее, в твердых телах — гораздо медленнее, чем в жидкостях.
Во всех телах с повышением температуры процесс диффузии ускоряется в силу возрастания скорости беспорядочного движения молекул.
Диффузия играет существенную роль в природе. Так, например, диффузия газов обеспечивает однородность атмосферы вблизи поверхности Земли. Диффузия способствует нормальному питанию растений и т. д. Явление диффузии широко используется во многих отраслях промышленности (например, для выделения сахара нз свекольной стружки, при получении ядерного горючего и т. д.).
Диффузия, броуновское движение, испарение твердых и жидких тел и другие явления указывают на то, что тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном беспорядочном движении. Неодинаковость скорости протекания диффузии в газах, жидкостях и твердых телах указывает на различие в движении атомов и молекул этих тел. Быстрое протекание диффузии в газах и заполнение газом всего объема, предоставленного ему, свидетельствует о том, что молекулы газа находятся в непрерывном поступательном движений во всех направлениях. В твердых телах диффузия протекает медленнее. Постоянство формы и объема твердых тел указывает на то, что молекулы в твердых телах проходят небольшие пути, в основном они совершают колебания вокруг своего положения равновесия. Подвижность жидкости свидетельствует о том, что по отношению к положению равновесия могут смещаться не только одиночные молекулы, но и целые группы молекул, а сравнительно большая диффузия молекул жидкости—о том, что в жидкости существует поступательное движение молекул. В жидкостях и газах возможно также вращательное движение молекул.
§ 47. Масса и размеры молекул
Число килограммов вещества, равное его молекулярному весу, называется килограмм-молекулой, или килоМолем. Установлено, что киломоль любого вещества содержит одно и то же количество молекул, равное N = 6,02 IOae кмоль-* (число Авогадро). Огромное количество молекул в киломоле вещества указывает на очень малые их размеры.
110
Для сравнения массы атомов и молекул введены соответственно понятия «атомный вес» и «молекулярный вес». Атомным весом А химического элемента называется отношение массы этого элемента к 1/12 массы атома изотопа углерода с массовым числом 12 (об изотопах и массовых числах см. в разделе «Атомная физика»). Молекулярным весом вещества M называется отношение массы молекулы этого вещества к 1/12 массы атома углерода с массовым числом 12. Согласно этому определению, атомный вес углерода Cla равен точно 12, а, например, кислорода—15,9949, водорода — 1,0080 и т. д.
